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Die
Erfindung betrifft Wärmeaustauscher, insbesondere
für Kraftfahrzeuge.
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Sie
betrifft insbesondere einen Wärmeaustauscher
für das
Austauschen von Wärme
zwischen einem ersten Fluid und einem zweiten Fluid, der eine Stapelung
von Taschen umfasst, die gegenseitig in eine Längsrichtung ausgerichtet sind,
und der zwei Sammelgehäuse
aufweist, die in eine seitliche Richtung nebeneinander liegen, die
beide durch die Ausrichtung von Eingangs- und Ausgangskammern in die
Längsrichtung
ausgebildet werden, die jeweils zu den verschiedenen Taschen gehören, wobei
die Sammelgehäuse
insgesamt in mindestens drei Verbindungsleitungen unterteilt sind,
und in welchen das erste Fluid in eine stromaufwärts liegende Verbindungsleitung über einen
Längsstutzen
eingespritzt wird, der eine Endseite des Wärmeaustauschers, die von der
stromaufwärts
liegenden Verbindungsleitung entfernt ist, durchquert, und mindestens
eine weitere Verbindungsleitung, die durch weitere Taschen ausgebildet
ist.
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Man
kennt bereits insbesondere gemäß
EP 0 911 595 einen Wärmeaustauscher
dieses Typs, bei dem die Verbindungsleitungen, die zu einem gleichen
Sammelgehäuse
gehören,
in die Längsrichtung aufeinander
folgen und untereinander nicht direkt verbunden sind, während in
jeder Verbindungsleitung die Eingangs- und die Ausgangskammern untereinander
durch Öffnungen
verbunden sind, die in den Wänden
der Taschen eingerichtet sind.
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Die
Taschen definieren einen Verlauf für das erste Fluid zwischen
einer stromaufwärts
liegenden Verbindungsleitung benachbart zu einem ersten Längsende
der Stapelung und einer stromabwärts liegenden
Verbindungsleitung, die neben dem zweiten Längsende der Stapelung liegt,
unter abwechselndem Laufen von einer Verbindungsleitung, die zu einem
der Sammelgehäuse
gehört,
zu einer Verbindungsleitung, die zum anderen Sammelgehäuse gehört, über U-Verläufe, von
welchen jeder die Eingangs- und die Ausgangskammern einer gleichen Tasche
verbindet. Die stromaufwärts
und stromabwärts
liegenden Verbindungsleitungen sind mit Eingangsdurchgängen und
Ausgangsdurchgängen
versehen, die an einem der Längsenden
vorgesehen sind, eine direkt und die andere über den oben genannten Längsstutzen.
Dieser Stutzen durchquert die Öffnungen
der Verbindungsleitung oder der Verbindungsleitungen, die zwischen
dieses gleiche Ende und die andere Verbindungsleitung eingefügt sind.
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Solche
Wärmeaustauscher
werden gewöhnlich
als Verdampfer in Klimatisierungsvorrichtungen des Fahrgastraums
von Fahrzeugen verwendet.
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Die
Taschen sind jede aus zwei in Form von Wannen gestanzten Blechplatten
ausgebildet, deren Konkavitäten
zueinandergekehrt sind, und die miteinander dicht an ihrer Peripherie
verbunden sind, wobei die Eingangs- und die Ausgangskammern von Regionen
der Wannen mit größerer Tiefe
als die restlichen Regionen abgegrenzt werden, so dass zwischen
zwei benachbarten Taschen gegenüber
der restlichen Region ein Abstand für das Durchgehen des zweiten
Fluids in die seitliche Richtung reserviert wird, und wobei die Öffnungen
in den Böden
der Wannen eingerichtet sind, die miteinander um Öffnungen
dicht in gegenseitiger Berührung
sind.
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Die
beiden Wannen jeder Tasche sind ferner dicht mit einer Mittelzone
ihrer Breite und auf einem erheblichen Bruchteil ihrer Länge ausgehend
von einem ersten Endrand verbunden, wobei sich die zwei Schenkel
des U-Verlaufs zu
beiden Seiten der Mittelzone erstrecken, sowie der Regionen mit
größerer Tiefe
der Wannen, die in der Nähe
des ersten Endrands angeordnet sind.
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In
den bekannten Wärmeaustauschern
dieses Typs besitzt der Längsstutzen,
auch Pipette genannt, einen ersten kreisförmigen Querschnitt, wie die
Veröffentlichung
EP 0 911 595 lehrt.
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Eines
der Ziele der Erfindung besteht darin, die Betriebsmerkmale dieser
Wärmeaustauscher noch
zu verbessern.
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Sie
zielt auch darauf ab, den Durchgang des ersten Fluids sowie das
Gleichgewicht des Wärmeaustauschers
zu verbessern.
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Dazu
schlägt
die Erfindung einen Wärmeaustauscher
des in der Einleitung definierten Typs vor, bei dem der Längsstutzen
einen Querschnitt in im Allgemeinen länglicher Form aufweist, dessen größtes Maß zum größten Maß der Taschen
parallel ist.
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Es
wurde festgestellt, dass dieser Längsquerstutzen aufgrund seines
länglichen
Querschnitts das Durchgehen des ersten Fluids verbessert und ferner
derart positioniert werden kann, dass er die in den Taschen definierten
Kammern nicht teilweise verschließt. Dank dieser besonderen
Form passt sich der Längsstutzen
besser an die Form der Sammelgehäuse
an, in dem Fall, in dem die Platten eine geringe Breite (in die
seitliche Richtung) aufweisen, die typisch kleiner ist als 60 mm.
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Optionale
Merkmale der Erfindung, die ergänzend
oder alternativ sind, werden unten aufgezählt:
- – Der Querschnitt
des Längsstutzens
hat eine allgemein ovale Form.
- – Der
Längsstutzen
ist fest mit einem Endgehäuse verbunden,
das auf der Endfläche
sitzt.
- – Das
Endgehäuse
umfasst einen ersten Hohlraum, der mit einer Öffnung versehen ist, in die der
Längsstutzen
mündet,
und einen zweiten Hohlraum, der mit einer Öffnung versehen ist, die in
eine stromabwärts
liegende Verbindungsleitung mündet,
die neben dem Ende des Wärmeaustauschers
liegt.
- – Das
Endgehäuse
nimmt eine ausgebildete Platte auf, die einen Eingangsansatz festlegt,
der mit dem ersten Hohlraum verbunden ist, und einen Ausgangsansatz,
der mit dem zweiten Hohlraum verbunden ist.
- – Der
Längsstutzen
ist an die Ränder
der Öffnung des
ersten Hohlraums gefalzt.
- – Der
Längsstutzen
durchquert dicht eine Zwischenwand, die die stromaufwärts liegende
Verbindungsleitung von einer benachbarten Verbindungsleitung trennt,
die von dem Längsstutzen durchquert
wird.
- – Die
benachbarte Verbindungsleitung erstreckt sich bis zur Endseite des
Wärmeaustauschers.
- – Der
Längsstutzen
ist auf den Außenrand
der Öffnungen,
die die Taschen zu je zwei verbinden, hartgelötet.
- – Die
Längs-
und die seitliche Richtung sind im Wesentlichen horizontal, und
die Sammelgehäuse
sind im oberen Teil des Wärmeaustauschers angeordnet.
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In
der nachfolgenden beispielhaften Beschreibung bezieht man sich auf
die anliegenden Zeichnungen, auf welchen:
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1 eine
Teilansicht eines erfindungsgemäßen Wärmeaustauschers
im Schnitt nach der Linie I-I der 2 ist;
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2 eine
Draufsicht des Wärmeaustauschers
im Schnitt nach der Linie II-II der 1 ist;
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3 eine
Querschnittansicht des Längsstutzens
des Wärmeaustauschers
der 1 und 2 ist;
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4 ein
Detail in vergrößertem Maßstab der 2 ist
und
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5 eine
perspektivische Ansicht ist, die eine Einheit Längsstutzen-Endgehäuse zeigt,
die zum Wärmeaustauscher
der 1 und 2 gehören kann.
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Der
auf den Zeichnungen dargestellte Wärmeaustauscher ist ein Verdampfer,
der für
eine Klimatisierungsvorrichtung des Fahrgastraums eines Kraftfahrzeugs
bestimmt ist. Er umfasst eine Vielzahl von Taschen 1, die
miteinander in eine im Wesentlichen horizontale Richtung gestapelt
sind und jede aus zwei in Form von Wannen 2 und 3 gestanzten Blechplatten
ausgebildet sind. Letztere sind untereinander identisch, und sie
haben ihre Konkavitäten
zueinander gekehrt, das heißt
jeweils zu zweiten und ersten Längsenden 5, 4 der
Stapelung. Jede Wanne weist einen peripheren Rand 6 auf,
der in einer vertikalen Ebene liegt, und die peripheren Ränder 6 der zwei
Wannen, die eine Tasche bilden, sind miteinander gegenüber dem
Fluid durch Hartlöten
dicht zusammengebaut, um das innere Volumen der Tasche abzugrenzen.
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Jede
Wanne weist ferner in ihrem oberen Teil zwei Regionen 7 mit
einer größeren Tiefe
als der der restlichen Region 8 auf, wobei Letztere den
größten Teil
der Höhe
der Wanne belegt, unter den Regionen 7 (2).
Diese zwei Regionen mit größerer Tiefe
jeder Wanne, die von links nach rechts in den Figuren einander gegenüber liegen,
definieren in jeder Tasche eine Eingangskammer und eine Ausgangskammer
für ein
erstes Fluid, hier das Kühlmittel.
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Die
Eingangskammer und die Ausgangskammer jeder Tasche werden voneinander
durch eine dichte Verbindungszone 9 zwischen den zwei Wannen
in mittlerer Breite der Tasche getrennt, wobei sich diese Verbindungszone
an den Rand 6 am oberen Ende 10 der Tasche anschließt und sich
nach unten bis in die Nähe
des unteren Endes der Tasche derart verlängert, dass in dieser, gegenüber den Regionen 8 der
Wannen ein U-Verlauf für
das Fluid zwischen der Eingangskammer und der Ausgangskammer definiert
wird (2).
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Der
Boden jeder Wanne wird in jeder der Regionen 7 mit größerer Tiefe
durch eine Öffnung 11 durchquert,
und die zueinander gekehrten Böden
einer Wanne 2 und einer benachbarten Wanne 3 sind miteinander
dicht um Öffnungen
durch Hartlöten
verbunden.
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Das
Aneinanderreihen der Eingangs-/Ausgangskammern, die auf der linken
Seite der Figuren liegen, bildet ein Sammelgehäuse 16, und das Aneinanderreihen
der Eingangs-/Ausgangskammern, die auf der rechten Seite liegen,
bildet einen Sammelgehäuse 17 (1).
Das Sammelgehäuse 16 ist
von einer Querwand 18 in eine Verbindungsleitung 12 unterteilt,
die sich von dieser Wand zum Ende 4 der Stapelung erstreckt,
und in eine Verbindungsleitung 14, die sich von der Wand
zum Ende 5 erstreckt. Ebenso trennt eine Querwanderung 19,
die vom Ende 4 weiter entfernt ist als die Wand 18,
das Sammelgehäuse 17 in
eine Verbindungsleitung 13 neben dem Ende 4 und
in eine Verbindungsleitung 15 neben dem Ende 5.
Eine Endplatte 20 ist auf den Boden der Wanne 3 am
Ende 4 der Stapelung hartgelötet, während ein Endgehäuse 21 (siehe
auch 4 und 5) auf den Boden der Wanne 3 am
Ende 5 der Stapelung liegend hartgelötet ist. Die Öffnungen 11 der
Wannen werden daher verschlossen, was dazu beiträgt, die Verbindungsleitungen
abzugrenzen. Die Eingangs/Ausgangskammern, die eine gleiche Verbindungsleitung
bilden, sind untereinander durch die Öffnungen 11 der Wannen 2, 3 verbunden.
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Ein
Längsstutzen 22,
auch „Pipette" genannt, erstreckt
sich auf der ganzen Länge
der Verbindungsleitung 14. Er ist dicht mit dem Endgehäuse 21 verbunden
und durchquert dicht die Zwischenwand 18, so dass die Verbindungsleitung 12 (stromaufwärts liegende Verbindungsleitung)
mit dem Teil des Kühlmittelkreislaufs
verbunden wird, der stromaufwärts
des Verdampfers liegt.
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Ferner
umfasst das Endgehäuse 21 eine Öffnung 23,
die in die Verbindungsleitung 15 derart mündet, dass
diese mit dem dem Kreislauf nachgeschalteten Teil verbunden wird.
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Das
Kühlmittel
dringt in die Verbindungsleitung 12 durch den Längsstutzen 22 ein,
läuft danach in
die Verbindungsleitung 13, indem es parallel U-Verläufe einer
ersten Gruppe von Taschen einschlägt. Es wird danach über U-Verläufe einer
zweiten Gruppe von Taschen zur Verbindungsleitung 14 transferiert,
dann über
U-Verläufe einer
dritten und letzten Gruppe von Taschen zur Verbindungsleitung 15.
Das Fluid verlässt
schließlich
den Verdampfer durch die Ausgangsöffnung 23. Bei der
Zirkulation in den U-Verläufen,
empfängt
das Fluid die Wärme
eines Luftstroms, der den Verdampfer horizontal von rechts nach
links gemäß dem Pfeil
F1 durchquert, indem er durch die Abstände läuft, die die Taschen gegenüber von
den Regionen 8 der Wannen trennen.
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Erfindungsgemäß weist
der Stutzen 22 einen Querschnitt länglicher Form auf, im Beispiel
mit ovaler Form ( 3), dessen größtes Maß zum größten Maß der Taschen
parallel ist. Das bedeutet, dass das größte Maß des ovalen Querschnitts vertikal
ist, wenn man die 1 betrachtet.
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Ferner
ist der Stutzen 22 im Vergleich zur Mitte der Öffnungen 11 der
Wannen, die das Sammelgehäuse 16 definieren,
versetzt. In dem dargestellten Beispiel ist der Stutzen nach außen versetzt, hier
nach links, das heißt
nach stromabwärts
zum Luftstrom F1. Insbesondere hat die Kontur jeder Öffnung 11 eine
ovale Form und besteht aus zwei horizontalen Segmenten von Geraden 30 und
aus 2 Kreisbögen 31,
deren Konkavitäten
zueinander gekehrt sind, und die sich an die Segmente 30 (1) anschließen. Der
Stutzen 22 stützt
sich auf einen der zwei Kreisbögen 31 (auf
den, der nach links liegt) auf den Rand der Öffnungen, die er durchquert,
und er ist an diesen Rand über
die ganze Länge
des Kreisbogens 31 auf der linken Seite hartgelötet. Daher
steht das größte Maß des Querschnitts
des Stutzens 22 senkrecht zum größten Maß der Öffnung 11 (1).
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Wie
aus 4 und 5 ersichtlich, ist der Längsstutzen 22 fest
mit dem Endgehäuse 21 verbunden,
das auf der Endseite 5 des Verdampfers sitzt. Dieses Endgehäuse 21 umfasst
einen ersten Hohlraum 32, der mit einer Öffnung 33 mit
ovaler Form versehen ist, in welche der Längsstutzen 22 mündet. Der
Längsstutzen 22 ist
an die Ränder
dieser Öffnung 33 gefalzt.
Ferner umfasst das Endgehäuse 21 einen
zweiten Hohlraum 34, in welchen die oben genannte Öffnung 23 gebildet
ist, die in die stromabwärts
liegende Verbindungsleitung 15 mündet. Das Endgehäuse 21 hat
hier eine Form in Doppelwanne, die der einer Platte 2 ähnelt.
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Dieses
Endgehäuse 21 nimmt
eine ausgebildete Platte 35 (2 und 4)
auf, die einen Eingangsansatz 36 definiert, der mit dem
Hohlraum 32 und daher mit dem Stutzen 22 verbunden
ist, und einen Ausgangsansatz 37, der mit dem zweiten Hohlraum 34 verbunden
ist, daher mit der Ausgangsöffnung 23.
Man bildet daher einen Eingangsansatz und einen Ausgangsansatz am
Ende des Verdampfers, das heißt
an dem Stapelende der Platten.
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Der
Längsstutzen
kann an die Ränder
einer Öffnung 11,
die die stromaufwärts
liegende Verbindungsleitung 12 mit einer benachbarten Verbindungsleitung 14 verbindet,
welche von diesem Längsstutzen
durchquert wird, hartgelötet
werden. Diese benachbarte Verbindungsleitung 14 erstreckt sich
bis zur Endseite 5 des Wärmeaustauschers.
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Ferner
ist der Längsstutzen 22 auf
den Außenrand
der Öffnungen 11,
die die Taschen zu je zwei verbinden, hartgelötet.
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Bei
der dargestellten Ausführungsform
sind die Längs- und die seitliche
Richtung des Wärmeaustauschers
im Wesentlichen horizontal, während
die Sammelgehäuse 16 und 17 in
dem oberen Teil des Wärmeaustauschers
angeordnet sind (1).
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Es
wurde festgestellt, dass man die Leistungen des Wärmeaustauschers,
hier des Verdampfers, dank der länglichen
Form des Querschnitts des Längsstutzens
verbessert.
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Insbesondere
verbessert man damit den Durchgang des Fluids, indem man den internen
Lastverlust einschränkt
und die Leistungen erhöht.
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Der
Längsstutzen
kann dank seiner länglichen
Form derart positioniert werden, dass er die Kanäle nicht teilweise verschließt, und
er passt sich besser an die Form der Gehäuse an.
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Sie
erlaubt es ihm daher, sich in Platten zu fügen, die eine relativ kleine
Breite haben, typisch kleiner als 60 mm. Daraus ergibt sich auch
eine Verbesserung des Gleichgewichts des Verdampfers.
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Man
stellt eine signifikante Verbesserung der Leistungen des Verdampfers
dank der Erfindung fest.
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Die
erfindungsgemäße Anordnung
verbessert auch die Homogenität
des Wärmeaustauschs
in dem Verdampfervolumen und daher die Homogenität der Verteilung der Temperaturen
innerhalb des Luftstroms, der aus diesem austritt, mit Dämpfung der
Erscheinungen heißer
und kalter Stellen.
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Ferner
bewirkt das Hartlöten
des Längsstutzens
an die Ränder
der Öffnungen über eine
große Länge dieser
eine Versteifung und eine Verringerung der Betriebsgeräusche.
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Bei
der Erfindung kann der Querschnitt des Stutzens eine andere längliche
Form aufweisen als eine ovale Form, zum Beispiel eine elliptische,
rechteckige usw.
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Die
Erfindung findet eine besondere Anwendung bei der Herstellung von
Verdampfern für
Klimatisierungsvorrichtungen von Fahrzeugen.