DE3542420A1 - Anschlussvorrichtung fuer die verdichterkapsel einer kaeltemaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anschlußvorrich­ tung für die Verdichterkapsel einer Kältemaschine, mit einem rohrförmigen Stutzen, der die Kapselwand durchsetzt, dicht in dieser gehalten ist und am freien Ende einen Überlappungsabschnitt zum dichten Befestigen eines Rohres oder Abschlußelements auf­ weist.

Die das Motor-Verdichter-Aggregat aufnehmenden Kap­ seln von Kältemaschinen weisen drei gleichartige Stutzen auf, die nach der Herstellung der Kapsel mit einem temporären Abschlußelement versehen werden, damit während des Transports keine Feuchtigkeit in das Kapselinnere gelangt. Zur Herstellung eines Kühlsystems wird der erste Stutzen mit einer zum Kondensator führenden Druckleitung, der zweite Stut­ zen mit einer vom Verdampfer kommenden Saugleitung und der dritte mit einem Rohrabschnitt verbunden, der zum Evakuieren und Einfüllen eines Kältemittels benutzt wird, ehe er durch Zusammenquetschen und Zulöten verschlossen wird. In allen drei Fällen wird das Ende des Druckrohres, des Saugrohres oder des Rohrabschnitts bis zum Anschlag an eine Stufe in das freie Stutzenende eingeschoben, so daß sich ein Überlappungsabschnitt ergibt. Dort erfolgt mit Hilfe von Lötmaterial und Flußmittel ein Festlöten, so daß sich eine druckdichte Verbindung ergibt. Nahe ihrer Stirnseite haben die Stutzen noch inner­ halb des Überlappungsbereichs eine Umfangsnut, in welche der freie Rand von temporären, kappenförmigen Abschlußelementen eingebördelt wird.

Es ist ferner bekannt (US-PS 40 26 006), zwei Rohre dadurch miteinander zu verbinden, daß das eine an seinem zylindrischen Endabschnitt außen Umfangsril­ len aufweist und das andere mit Hilfe eines axial verschiebbaren Klemmringes so weit durch Fließpressen verformt wird, daß das Rohrmaterial wenigstens teil­ weise in die Umfangsrillen eintritt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine An­ schlußvorrichtung der eingangs beschriebenen Art anzugeben, die je nach dem Wunsch des Einbauers der Kapsel entweder in der bisherigen Weise mit einer Lötverbindung oder mit einer lötfreien Verbin­ dung herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Erzeugung einer Fließpreßverbindung an der Außenseite des Stutzens die Außenfläche des Überlap­ pungsabschnitts über dessen gesamte Länge annähernd zylindrisch und wenigstens über einen Teil dieser Länge mit Umfangsrillen versehen ist.

Bei dieser Konstruktion kann das anzuschließende Rohr entweder in den Stutzen eingeschoben und dort verlötet oder über den Stutzen geschoben und dort durch Fließpressen befestigt werden. Bei Anwendung einer ausreichenden Zahl von Umfangsrillen und einem ausreichend fließbaren Rohrmaterial läßt sich auch ohne Löten eine gegen Druck bzw. Unterdruck dichte Verbindung herstellen. Dies erlaubt es, die erhebli­ chen Kosten für das Silber enthaltende Lötmaterial einzusparen. Außerdem läßt sich das Fließpressen leichter automatisieren als das Löten. Kein Abnehmer der Kapseln ist aber gezwungen, eine auf das Verlöten ausgerichtete Fertigungsstrecke umzustellen. Zwar kann nunmehr im Überlappungsbereich keine Umfangsnut mehr vorgesehen werden; die Umfangsrillen sind aber auch geeignet, das temporäre Abschlußelement zu befestigen. Es genügt daher ein einziger Stutzentyp für die verschiedensten Verbindungen und Anschlußar­ ten.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform besteht das Rohr aus fließbarem Material und ist bis zum zumin­ dest teilweisen Eintritt in die Umfangsrillen ver­ formt. Diese Vorgehensweise ist beispielsweise mög­ lich, wenn das Rohr aus Kupfer, Aluminium, Bronze, Messing u.dgl. besteht.

Eine Alternative ergibt sich, wenn das Rohr aus radial verformbaren, aber nicht-fließbaren Material besteht, eine Hülse aus fließbarem Material zwischen Rohr und Überlappungsabschnitt gelegt ist und das Rohr radial bis zum zumindest teilweisen Eintritt des Hülsenmaterials in die Umfangsrillen verformt ist. Die Hülse kann durch eine auf die Innenseite des Rohres aufgebrachte Schicht oder durch ein geson­ dertes Werkstück gebildet sein.

Besonders günstig ist es, wenn das Rohr an seinem Ende aufgeweitet ist und auf diesem Ende ein Klemm­ ring mit durch Axialverschiebung die Verformung bewirkenden Abmessungen angeordnet ist. Dieser Klemm­ ring verbleibt auf der Verbindung und stellt einen sicheren Eingriff in die Umfangsrillen sicher, auch wenn Zugkräfte auf das Rohr ausgeübt werden.

Ferner sollte das Abschlußelement aus fließbarem Material bestehen und einen zylindrischen Kragen besitzen, der bis zum zumindest teilweisen Eintritt in die Umfangsrillen radial verformt ist. Das Ab­ schlußelement wird auf diese Weise sicher an Ort und Stelle gehalten. Es kann leicht wieder entfernt werden, wenn nur einige Umfangsrillen für die Be­ festigung ausgenutzt werden.

Das Abschlußelement ist vorzugsweise kappenförmig und es ist eine Dichtscheibe zwischen Kappenboden und Stutzenstirnseite gelegt. In diesem Fall muß der Eingriff in die Umfangsrillen lediglich der temporären Befestigung, nicht aber der Erzeugung einer Abdichtung dienen. Entsprechend leicht läßt sich das Abschlußelement später wieder abnehmen.

Bei einer weiteren Ausführungsform ist das Abschluß­ element kappenförmig und der Kappenboden mittels einer Schwächungslinie abtrennbar. In diesem Fall kann der zylindrische Kragen des Abschlußelements nach dem Abreißen des Kappenbodens als Hülse dienen, die bei Verwendung eines übergeschobenen Rohres aus nicht-fließbarem Material erforderlich ist.

Bei einer weiteren Alternative ist dafür gesorgt, daß das Abschlußelement aus Lötmaterial besteht und eine längs der Innenfläche des Überlappungsab­ schnitts verlaufende zylindrische Auskleidung auf­ weist, die am äußeren Ende mit dem Kragen verbunden und am inneren Ende mit einer Abschlußwand versehen ist. Dieses Abschlußelement wird verwendet, wenn das Rohr eingelötet werden soll. Das Abschlußele­ ment kann an Ort und Stelle verbleiben. Es braucht kein Lötmaterial zugeführt zu werden. Dies verein­ facht die Herstellung der Anschlußvorrichtung erheb­ lich.

Die Auskleidung sollte etwas kürzer als der Über­ lappungsabschnitt und die Abschlußwand von einem abgeschobenen Rohr durchstechbar sein. Beim Durch­ stechen wird die Abschlußwand radial nach außen gedrückt und dient dem Verlöten des letzten Ab­ schnitts des eingeschobenen Rohres. Es besteht keine Gefahr, daß beim Löten die Abschlußwand als Tropfen in das Kältesystem gelangt.

Hierbei kann das Abschlußelement eine sehr geringe Dicke haben, beispielsweise von etwa 0,1 mm.

Mit Vorteil gehen die Umfangsrillen scharfkantig in die Außenfläche über. Dies ergibt eine besonders gute Dichtung.

Der Überlappungsabschnitt sollte eine Wandstärke haben, die geringer als beim größten Teil des übrigen Stutzens ist, aber ausreicht, um eine Verformung beim Fließpressen zu verhindern. Auf diese Weise ist eine rasche Aufheizung des Überlappungsabschnitts beim Lötvorgang gewährleistet. Da der Überlappungs­ abschnitt durchgehend gleiche Wandstärke hat, ist die Erhitzung auch gleichmäßig.

Die Umfangsnut kann auch beibehalten werden, sollte dann aber mit axialem Abstand vom Überlappungsab­ schnitt angeordnet und von diesem durch einen Stutzen­ abschnitt größerer Wandstärke getrennt sein. In diesem Fall dient die Umfangsnut nicht mehr zum Befestigen des Abschlußelements, sondern beim Pro­ zeßstutzen zum axialen Ankuppeln einer Evakuierungs­ und Füllvorrichtung.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist dafür gesorgt, daß der aus Stahl bestehende Stutzen ver­ kupfert und durch Einpressen, insbesondere Einschla­ gen einer verkupferten Stahlkugel in den Überlappungs­ abschnitt dicht verschlossen ist. Auf diese Weise ist es möglich, den Prozeßstutzen ohne die Verwendung eines angelöteten Rohrabschnitts zu verschließen. Die Kugel wirkt unmittelbar mit dem Überlappungsab­ schnitt zusammen. Überraschenderweise ergibt dies eine vakuumdichte Verbindung, weil die Kupferschichten während des Einpressens zusammenfließen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand in der Zeich­ nung dargestellter bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch eine Kälteanlage mit einer erfin­ dungsgemäß ausgestatteten Verdichterkapsel,

Fig. 2 einen Schnitt durch einen in der Kapselwand festgeschweißten Stutzen,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine erste Ausfüh­ rungsform einer Anschlußvorrichtung mit einem Rohr,

Fig. 4 einen Teillängsschnitt durch die Befestigungs­ stelle der Fig. 3,

Fig. 5 einen Längsschnitt durch eine zweite Ausfüh­ rungsform mit einem Rohr,

Fig. 6 einen Längsschnitt durch eine dritte Ausfüh­ rungsform einer Anschlußvorrichtung mit einem Abschlußelement,

Fig. 7 einen Längsschnitt durch ein abgewandeltes Abschlußelement,

Fig. 8 einen Längsschnitt durch eine vierte Ausfüh­ rungsform mit einem Abschlußelement,

Fig. 9 einen Längssschnitt durch eine fünfte Ausfüh­ rungsform mit einem eingelöteten Rohr,

Fig. 10 einen Längsschnitt durch einen verschlossenen Prozeßstutzen und

Fig. 11 einen Schnitt durch die Berührungsstelle zwischen Stutzen und Verschlußkugel.

Bei der Kälteanlage der Fig. 1, die beispielsweise für einen Haushaltskühlschrank bestimmt ist, befindet sich in einer Kapsel ein Motor-Verdichter-Aggregat. Der druckseitige Ausgang des Verdichters ist über einen ersten Stutzen 2 mit einer Druckleitung 3 verbunden, die zu einem Kondensator 4 führt. Über eine Expansionsvorrichtung 5 ist ein Verdampfer 6 angeschlossen, der über eine Saugleitung 7 mit einem zweiten Stutzen 8 verbunden ist. Ein dritter Stut­ zen 9 dient als Prozeßstutzen, über den das veran­ schaulichte System zunächst evakuiert und anschließend mit Kältemittel gefüllt wird. Die drei Stutzen 2, 8 und 9 haben sämtlich die gleiche Form. Das System ist hermetisch abgeschlossen. Die Anschlüsse an den Stutzen müssen daher hermetisch dicht sein.

Fig. 2 zeigt einen solchen Stutzen 2 im Längsschnitt. Er durchsetzt die Wand 10 der Kapsel 1 und ist an ihr durch Schweiß- oder Lötnähte 11 druckdicht be­ festigt. Der Stutzen 2 besteht aus einem Rohrab­ schnitt 12, der bis auf den Bereich einer Umfangsnut 13 gleiche Wandstärke hat und einen am freien Ende vorgesehenen Überlappungsabschnitt 14 mit etwas größerem Innendurchmesser und kleinerem Außendurch­ messer, also insgesamt einer geringeren Wandstärke. Innerhalb des Überlappungsabschnitts 14 ist eine Stufe 15 vorgesehen, welche als Anschlag dient, wenn ein Rohr zum Zweck des Verlötens in den Überlap­ pungsabschnitt 14 eingeschoben wird. Die Außenfläche 16 des Überlappungsabschnitts 14 ist über die gesam­ te Länge annähernd zylindrisch und mit einer größeren Anzahl von Umfangsrillen 17 versehen. Der Stutzen 2 besteht aus Stahl und ist innen und außen verkup­ fert, was Lötvorgänge erleichtert. Mit Hilfe dieses Stutzens können die nachstehend beschriebenen An­ schlußvorrichtungen hergestellt werden.

Gemäß den Fig. 3 und 4 ist der Saugstutzen 8 mit der Saugleitung 7 verbunden. Diese besteht aus einem Rohr 18 aus fließbarem Material. Hierzu gehören zahlreiche Metalle wie Aluminium, Kupfer, Messing oder Bronze; es können aber auch Kunststoffe sein. Das Rohr 18 besitzt am freien Ende eine Aufweitung 19, so daß es über den Überlappungsabschnitt 14 gesteckt werden kann. Alsdann wird ein Klemmring 20, dessen Innnendurchmesser kleiner als der Außendurchmesser der Aufweitung 19 ist, axial über die aufgesteckte Aufweitung bis in die in Fig. 3 veranschaulichte Stellung verschoben. Hierbei fließt Material des Rohres 18 in die Umfangsrillen 17. Deren Kanten 22, die den Übergang zur Außenfläche 16 bilden, sind vorzugsweise scharf. Es ergibt sich eine sichere Befestigung und eine hermetische Abdichtung.

Bei der Ausführungsform der Fig. 5 sei angenommen, daß der Druckstutzen 2 mit einer Druckleitung 3 verbunden werden soll, deren Rohr 23 nur radial verformbar ist, aber nicht zu fließen vermag. Bei­ spielsweise handelt es sich um ein nahtloses Eisen­ rohr oder ein Bondy-Rohr, wie es bei Kondensatoren häufig angewendet wird. Auch dieses Rohr erhält eine Aufweitung 24, die über den Überlappungsab­ schnitt 14 geschoben wird, allerdings unter Zwischen­ lage einer Hülse 25 aus fließbarem Material, bei­ spielsweise Aluminium. Wenn nun ein Klemmring 26 axial über die Aufweitung 24 gedrückt wird, erfährt die Aufweitung 24 eine solche radiale Zusammenpres­ sung, daß das Hülsenmaterial in die Umfangsrillen fließt. Die Hülse 25 ist vorzugsweise als Innen­ schicht am Rohr 23 angebracht. Auch diese Ausführung ergibt eine sichere Befestigung und druckfeste Dich­ tung.

Fig. 6 zeigt, daß die Umfangsrillen 17 des Überlap­ pungsabschnitts 14 auch dazu dienen können, ein temporär anzubringendes Abschlußelement 27 festzu­ halten. Das Abschlußelement besteht aus einer Kappe aus fließbarem Material, wie Aluminium, deren zylind­ rischer Kragen 28 radial so weit verformt ist, daß das Material zumindest teilweise in die Umfangsril­ len 17 eingetreten ist. Der Kappenboden 29 hält eine Dichtung 30 gegen die Stirnfläche des Überlap­ pungsabschnitts 14. Auf diese Weise ist ein diffu­ sionsdichter Abschluß erreicht, auch wenn der Ein­ griff des Kappenmaterials in die Umfangsrillen nur der Befestigung und nicht der Dichtung dient. Auf diese Weise ist die spätere Entfernung des Abschluß­ elements 27 erleichtert.

Wie Fig. 7 zeigt, besteht aber auch die Möglichkeit, ein Abschlußelement 31 zu verwenden, dessen zylindri­ scher Kragen 32 eine größere axiale Länge hat und daher nach der radialen Verformung ausreicht, um auch die Dichtung sicherzustellen. Das Abschlußele­ ment 31 weist eine Schwächungslinie 33 auf, mit deren Hilfe der Kappenboden 34 leicht vom Kragen 32 abgetrennt werden kann. Auf diese Weise ist es mög­ lich, den Kragen 32 als Hülse 25 (Fig. 5) zu verwen­ den.

Bei der Ausführungsform der Fig. 8 ist der Stutzen mit einem Abschlußelement 35 versehen, das aus Lötma­ terial, wie Kupfer besteht. Es weist eine längs der Innenseite des Überlappungsabschnitts 14 verlau­ fende zylindrische Auskleidung 36 auf, die am äußeren Ende mit einem Kragen 37 verbunden ist, dessen Ma­ terial durch radiale Druckeinwirkung teilweise in die Umfangsrillen 17 eingeflossen ist und der am inneren Ende eine Abschlußwand 38 aufweist. Dieses Abschlußelement 35 kann beispielsweise eine Folie mit einer Wandstärke von nur 0,1 mm sein. Die Ab­ schlußwand 38 hat einen Abstand von der Stufe 15. Wenn nun, wie Fig. 9 zeigt, ein Rohr 39 in das Innere des Überlappungsabschnitts 14 eingeschoben wird, wird die Abschlußwand 38 durchstochen, wobei sich die Wandteile 38′ an die Innenumfangswand anlegen. Der Überlappungsabschnitt braucht jetzt lediglich noch erwärmt zu werden, beispielsweise durch eine Induktionsheizung, um ein sicheres Einlöten des Rohres 39 in dem Stutzen 2 zu bewirken.

In Fig. 10 ist der Prozeßstutzen 9 veranschaulicht. In ihn wird nach dem Evakuieren des Kältesystems und nach dem Einfüllen von Kältemittel eine verkup­ ferte Stahlkugel 40 eingeschlagen, deren Durchmesser gleich dem Innendurchmesser des Überlappungsab­ schnitts 14 ist. Um die Kugel von der Stelle 40′ in den Stutzen 9 zu treiben, ist eine entsprechende Schlagvorrichtung im Innern der Evakuierungs- und Füllvorrichtung vorgesehen. Diese kann einen Aufbau haben wie es in der gleichlaufend eingereichten Patentanmeldung "Verfahren zum Verschließen des Prozeßstutzens an einer Verdichterkapsel einer Kälte­ maschine und Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens" der Anmelderin beschrieben ist. Fig. 11 zeigt, wie beim Einschlagen der Kugel 40 die Kupferschichten 41 und 42, die beispielsweise eine Dicke von 6 bis 8 µ haben, zusammenwirken. Beim Eintreiben der Kugel 40 wird die Kupferschicht 41 des Stutzens weggeschoben und durch Druck und Reibung so erwärmt, daß sie mit der Kupferschicht 42 zusammen­ fließt und einen hermetisch dichten Abschluß bildet.

Die Umfangsnut 13 kann dazu dienen, die Evakuierungs­ und Füllvorrichtung axial fest mit dem Prozeßstutzen 9 zu kuppeln. Sie hat den weiteren Effekt, daß sie beim Erwärmen des Überlappungsabschnitts 14 ein Abfließen der Wärme zur Kapselwand 10 reduziert, so daß im gesamten Überlappungsbereich eine gleich­ mäßige Löterwärmung möglich ist.

Insgesamt ergibt sich daher eine Anschlußvorrichtung, bei der der einheitliche Stutzen für viele Anwen­ dungszwecke und Anschlußarten geeignet ist.

Claims (14)

1. Anschlußvorrichtung für die Verdichterkapsel einer Kältemaschine, mit einem rohrförmigen Stut­ zen, der die Kapselwand durchsetzt, dicht in dieser gehalten ist und am freien Ende einen Überlappungsabschnitt zum dichten Befestigen eines Rohres oder Abschlußelements aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung einer Fließpreßverbindung an der Außenseite des Stutzens (2, 8, 9) die Außenfläche (10) des Überlappungs­ abschnitts (14) über dessen gesamte Länge annä­ hernd zylindrisch und wenigstens über einen Teil dieser Länge mit Umfangsrillen (17) versehen ist.

2. Anschlußvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (18) aus fließbarem Material besteht und bis zum zumindest teilweisen Eintritt in die Umfangsrillen (17) verformt ist.

3. Anschlußvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (23) aus radial verformbaren, aber nicht fließbarem Material besteht, eine Hülse (25) aus fließbarem Material zwischen Rohr und Überlappungsabschnitt (14) gelegt ist und das Rohr radial bis zum zumindest teilweisen Eintritt des Hülsenmaterials in die Umfangsrillen (17) verformt ist.

4. Anschlußvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, da­ durch gekennzeichnet, daß das Rohr (18; 23) an seinem Ende aufgeweitet ist und daß auf diesem Ende ein Klemmring (20; 26) mit durch Axialver­ schiebung die Verformung bewirkenden Abmessungen angeordnet ist.

5. Anschlußvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abschlußelement (27, 31) aus fließbarem Material besteht und einen zylindrischen Kragen (28; 32) besitzt, der bis zum zumindest teilweisen Eintritt in die Umfangs­ rillen (17) radial verformt ist.

6. Anschlußvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Abschlußelement (27) kappenförmig und eine Dichtscheibe (30) zwischen Kappenboden (29) und Stutzenstirnseite gelegt ist.

7. Anschlußvorrichtung nach Anspruch 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Abschlußelement (31) kappenförmig und der Kappenboden (34) mittels einer Schwächungslinie (33) abtrennbar ist.

8. Anschlußvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Abschlußelement (35) aus Lötmaterial besteht und eine längs der Innenfläche des Überlappungsabschnitts (14) verlaufende zylind­ rische Auskleidung (36) aufweist, die am äußeren Ende mit dem Kragen (37) verbunden und am inneren Ende mit einer Abschlußwand (38) versehen ist.

9. Anschlußvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Auskleidung (36) etwas kürzer als der Überlappungsabschnitt (14) und die Abschlußwand (38) von einem eingeschobenen Rohr (38) durchstechbar ist.

10. Anschlußvorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Abschlußelement (35) eine Dicke von etwa 0,1 mm hat.

11. Anschlußvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangs­ rillen (17) scharfkantig in die Außenfläche (16) übergehen.

12. Anschlußvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Überlap­ pungsabschnitt (14) eine Wandstärke hat, die geringer als beim größten Teil des übrigen Stut­ zens ist, aber ausreicht, um eine Verformung beim Fließpressen zu verhindern.

13. Anschlußvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, mit einer Umfangsnut, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Umfangsnut (13) mit axialem Abstand vom Überlappungsabschnitt (14) angeordnet ist.

14. Anschlußvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der aus Stahl bestehende Stutzen (2, 8, 9) verkupfert und durch Einpressen, insbesondere Einschlagen, einer verkupferten Stahlkugel (40) in den Überlap­ pungsabschnitt (14) dicht verschlossen ist.