DE60213717T2

DE60213717T2 - Anordnung von Ein- und Auslassstutzen für Verdampfer

Info

Publication number: DE60213717T2
Application number: DE60213717T
Authority: DE
Inventors: Frederic Bousquet; Sylvain Moreau; Patrick Samy
Original assignee: Valeo Climatisation SA
Current assignee: Valeo Climatisation SA
Priority date: 2001-06-20
Filing date: 2002-05-31
Publication date: 2007-08-30
Anticipated expiration: 2022-06-01
Also published as: US6585038B2; DE60213717D1; JP2003050062A; FR2826438A1; US20020195236A1; EP1271083A2; EP1271083A3; ES2273946T3; FR2826438B1; ATE335973T1; EP1271083B1

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher mit einer Vielzahl von Taschen, die in Längsrichtung zueinander gestapelt sind und jede zwei in einer seitlichen Richtung derart nebeneinander angeordnete Kammern definieren, dass sie Teil einer ersten bzw. zweiten Reihe von Kammern sind, sowie mit einer U-förmigen Elementarstrecke, die sich im Wesentlichen in einer Ebene lotrecht zur Längsrichtung von der einen zur anderen Kammer erstreckt, um ein erstes Fluid in thermischem Kontakt mit einem zweiten Fluid strömen zu lassen, wobei zwei Kammern einer gleichen Reihe, die zu zwei benachbarten Taschen des Stapels gehören, in Längsrichtung durch aufeinander aufliegende Wände begrenzt sind, wobei bestimmte dieser Wände mit Öffnungen versehen sind, die eine dichte Fluidkommunikation zwischen den benachbarten Kammern erlauben, wobei der Wärmetauscher außerdem einen Einlassstutzen und einen Auslassstutzen für das erste Fluid aufweist, die an einem ersten Längsende des Wärmetauschers im Wesentlichen in Flucht zu den ersten und zweiten Reihen angeordnet sind und je mit einer der Kammern in Verbindung stehen. Ein solcher Wärmetauscher ist in der Druckschrift EP-A-0905467 beschrieben.
Solche Wärmetauscher werden insbesondere als Verdampfer in Klimatisierungskreisläufen von Fahrzeugen verwendet, wobei das erste Fluid ein Kühlfluid ist, das in dem Kreislauf strömt, und das zweite Fluid Luft ist, die für den Innenraum des Fahrzeugs bestimmt ist.
Ziel der Erfindung ist es, eine Anordnung von Einlass- und Auslassstutzen vorzuschlagen, die eine Verringerung der Abmessung des Wärmetauschers ermöglichen, sowohl wenn das erste Fluid in vier Durchläufen fließt, als auch, wenn es in sechs Durchläufen fließt.
Die Erfindung betrifft insbesondere einen Wärmetauscher nach Anspruch 1.
Optionale, komplementäre oder ersatzweise Merkmale der Erfindung werden nachfolgend aufgeführt:

– Das Endgehäuse definiert zwei getrennte Abteile, die sich in Flucht mit den zwei Reihen befinden, wobei jeder der Stutzen mit der entsprechenden Kammer über eines der Abteile in Verbindung steht.
– Das mit dem Einlassstutzen in Verbindung stehende Abteil ist mit dem vorderen Ende eines Einspritzrohrs verbunden, das einen Teil des Stapels von Taschen in Längsrichtung durchquert, um das erste Fluid zu einer Kammer der ersten Reihe zu bringen, die vom ersten Ende entfernt ist.
– Die U-förmigen Elementarstrecken definieren einen Kreislauf des ersten Fluids in sechs Durchläufen, wobei der erste und der fünfte Durchlauf von Kammern der ersten Reihe ausgehen, der zweite und der sechste Durchlauf in Kammern der zweiten Reihe münden, der dritte Durchlauf von Kammern der zweiten Reihe ausgeht und der vierte Durchlauf in Kammern der ersten Reihe mündet.
– Das Endgehäuse definiert ein einziges Innenvolumen, das sich zum Teil in Flucht mit jeder der beiden Reihen befindet und direkt mit dem Auslassstutzen in Verbindung steht, während der Einlassstutzen an ein Einspritzrohr angeschlossen ist, das das Endgehäuse und einen Teil des Stapels von Taschen in Längsrichtung durchquert, um das erste Fluid in eine Kammer der ersten Reihe zu bringen, die vom ersten Ende entfernt ist.
– Das Innenvolumen steht mit der benachbarten Kammer der ersten Reihe über einen ringförmigen Durchgang in Verbindung, der das Einspritzrohr umgibt.
– Die U-förmigen Elementarstrecken definieren einen Kreislauf des ersten Fluids in vier Durchläufen, wobei der erste Durchlauf von Kammern der ersten Reihe ausgeht, der zweite Durchlauf in Kammern der zweiten Reihe mündet, der dritte Durchlauf von Kammern der zweiten Reihe ausgeht und der vierte Durchlauf in Kammern der ersten Reihe mündet.
– Die Einlass- und Auslassstutzen sind zueinander in der Höhe verschoben, wobei das Endgehäuse sich über eine größere Höhe erstreckt als die Kammern, teilweise vor den U-förmigen Elementarstrecken.
– Das Endgehäuse wird von einer ebenen und senkrechten Endplatte und von einer ausgebauchten Platte gebildet, die dicht mit der Innenfläche der Endplatte an ihrem Umfang und ggf. in einer mittleren Zone verbunden ist, die die beiden Abteile trennt.
– Die Endplatte, und ggf. die ausgebauchte Platte, erstrecken sich im Wesentlichen über die ganze Höhe des Wärmetauschers.
– Die Endplatte und die ausgebauchte Platte sind Teile einer einzigen Platte, die miteinander über eine Faltlinie verbunden sind.

Die Merkmale und Vorteile der Erfindung werden in der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen ausführlicher beschrieben.
1 ist eine Draufsicht auf eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verdampfers im Schnitt.
Die 2 bis 4 sind Teilansichten weiterer Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Verdampfers in Perspektive.
1 zeigt einen erfindungsgemäßen Verdampfer im Schnitt gemäß der Ebene, die durch die Achsen der zwei Reihen von Kammern verläuft. Dieser Verdampfer besteht hauptsächlich aus einem Stapel von Taschen und aus gewellten Zwischenstücken, wie es zum Beispiel in der Druckschrift FR 2 747 462 A beschrieben ist, die für weitere Einzelheiten über den Aufbau dieses Stapels zu Rate gezogen werden kann. Jede Tasche 1 wird von zwei Platten aus ausgebauchtem Blech in Form von Schalen 2 und 3 gebildet. Letztere sind untereinander gleich, und ihre konkaven Seiten sind einander zugewandt, in der Figur nach oben bzw. nach unten. Jede Schale besitzt in einer Ebene lotrecht zu derjenigen der Figur einen Umfangsrand 4 und eine mittlere Verbindungszone 5, die sich an diesen Rand am oberen Ende der Schale anschließt und sich nach unten bis in der Nähe ihres unteren Endes verlängert. Die Umfangsränder 4 und die Verbindungszonen 5 der beiden eine Tasche bildenden Schalen sind aneinander fluiddicht befestigt, zum Beispiel durch Löten, um das Innenvolumen der Tasche zu begrenzen. Dieses Innenvolumen enthält zwei Kammern 6 und 7, die sich zu beiden Seiten der Zonen 5 nach rechts bzw. links in der Figur befinden, und die durch tiefe Ausbauchungen der Platten 2, 3 definiert werden, die miteinander durch eine U-förmige Elementarstrecke für das Kühlfluid verbunden sind. Die Kammern 6 und 7 nehmen einen kleinen Bruchteil der Höhe des Verdampfers in dessen oberem Bereich ein, während die U-förmige Elementarstrecke sich über den Rest der Höhe hinter der Ebene der Figur und über eine geringere Dicke in Längsrichtung erstreckt. Eine Platte 2 und eine benachbarte Platte 3, die zu zwei verschiedenen Taschen gehören, liegen über ihre Böden 8 vor den Kammern 6 und 7 aneinander und sind vor den U-förmigen Strecken durch einen Zwischenraum voneinander getrennt, der mit einem gewellten Zwischenstück versehen ist, das eine Elementarstrecke für die zu kühlende Luft definiert, parallel zur Ebene der Figur gemäß dem Pfeil F1. Die miteinander in Kontakt stehenden Böden 8 sind aneinander gelötet, und bestimmte von ihnen werden von Öffnungen 9 durchquert, die die entsprechenden Kammern miteinander verbinden.
Der Boden 8 der Platte 2, die sich am Ende 20 des Stapels befindet, das in der 1 nach unten weist, ist geschlossen, um die dieser Platte benachbarten Kammern 6 und 7 von der Außenumgebung zu trennen. Am entgegengesetzten Ende 21 des Stapels von Taschen, d.h. oben in der Figur, ist ein Endgehäuse 10 oberhalb der letzten Tasche 1 angeordnet. Das Gehäuse 10 besteht aus zwei Platten, nämlich einer ausgebauchten Platte 11 und einer im Wesentlichen ebenen Endplatte 12. Wie die Platten 2 und 3 sind die Platten 11 und 12 dicht durch ringförmige Zonen 13 und durch senkrechte mittlere Zonen 14 verbunden und begrenzen zu beiden Seiten dieser letzteren zwei Abteile 15, 16 des Innenvolumens des Gehäuses 10, die von Ausbauchungen der Platte 11 umgeben sind und mit den Reihen fluchten, die von den Kammern 6 und 7 gebildet werden. Ein Einlassstutzen 17 und ein Auslassstutzen 18 des Verdampfers sind an der Platte 12 so befestigt, dass sie mit den Abteilen 15 bzw. 16 in Verbindung stehen. Ein Einspritzrohr 19 erstreckt sich in Längsrichtung in der Reihe der Kammern 6, indem es die Öffnungen 9 durchquert, die diese miteinander verbinden, aber einen Teil der Fläche dieser Öffnungen frei lässt. Ein erstes Ende des Rohrs 19 befindet sich im Abteil 15, und sein entgegengesetztes Ende befindet sich in einer zu einem Kollektorraum 22 gehörenden Kammer 6, der dem Ende 20 des Verdampfers benachbart ist und von einer Untereinheit von Kammern 6 gebildet wird, die miteinander über Öffnungen 9 verbunden sind. Der Kollektorraum 22 wird in Richtung des Endes 21 von einer Trennwand 23 begrenzt, die dicht vom Rohr 19 durchquert wird. Das Rohr 19 durchquert auch dicht eine Trennwand 24, die das Abteil 15 von der ihm benachbarten Kammer 6 trennt, wobei diese Trennwand von den Böden der Ausbauchungen der Platten 11 und 3 gebildet wird, die dieses Abteil und diese Kammer begrenzen. Die zwischen den Trennwänden 23 und 24 liegenden Kammern 6 stehen miteinander über Öffnungen 9 in Verbindung, um einen Kollektorraum 25 zu bilden. Auch die Reihe der Kammern 7 wird von einer Trennwand 26 in einen Kollektorraum 27, der dem Ende 20 benachbart ist, und in einen Kollektorraum 28 getrennt, der zwischen der Trennwand 26 und dem Abteil 16 liegt und mit diesem über die Öffnung 9 der Endplatte 3 des Stapels und eine entsprechende Öffnung der Platte 11 in Verbindung steht. Die Trennwand 26 ist weiter vom Ende 20 entfernt als die Trennwand 23.
Das in den Verdampfer über den Einlassstutzen 17 eindringende Kühlfluid geht zunächst in das Abteil 15, von wo das Einspritzrohr 19 es in den Kollektorraum 22 führt. Ausgehend vom Kollektorraum 22 fließt das Fluid parallel durch die U-förmigen Elementarstrecken, die von den sie definierenden Taschen begrenzt werden, wobei die Zweige, die mit den Kammern 6 in Verbindung stehen und diejenigen, die mit den Kammern 7 in Verbindung stehen, einen ersten Durchlauf bzw. einen zweiten Durchlauf bilden, wobei letzterer in den Kollektorraum 27 mündet. In gleicher. Weise bilden die U-förmigen Elementarstrecken der Taschen, die in Längsrichtung zwischen den Trennwänden 23 und 26 enthalten sind, einen dritten Durchlauf und einen vierten Durchlauf, die die Kollektorräume 27 und 25 verbinden, und diejenigen der Taschen, die zwischen den Trennwänden 26 und 24 enthalten sind, bilden einen fünften Durchlauf und einen sechsten Durchlauf, die die Kollektorräume 25 und 28 verbinden. Das vom Kollektorraum 28 kommende Fluid geht in das Abteil 16 und verlässt dann den Verdampfer durch den Auslassstutzen 18.
Man sieht in 1, dass die Stutzen 17 und 18 zueinander in senkrechter Richtung verschoben sind, d.h. in der Ebene lotrecht zur Figur. Diese Anordnung hat mehrere Vorteile. Sie ermöglicht es, die Breite (oder die Stärke) des Verdampfers zum Beispiel unter 60 mm zu reduzieren, aus Gründen des Platzbedarfs in dieser Richtung, unter Beibehaltung eines ausreichenden Achszwischenraums der Einlass- und Auslassstutzen, um Schwierigkeiten bei der Montage zu vermeiden. Sie ermöglicht es ebenfalls, falls gewünscht, um den Bedürfnissen des Anschlusses des Verdampfers an den Rest des Klimatisierungskreislaufs zu entsprechen, die Einlass- und Auslassstutzen zu krümmen, um sie in die seitliche Richtung zu bringen, während sie übereinander angeordnet sind, um den Platzbedarf in Längsrichtung zu begrenzen.
Wie in 1 gezeigt, ist das Einspritzrohr 19 vorteilhafterweise bezüglich der Mitten der Öffnungen 9 nach rechts, d.h. stromabwärts des Luftstroms F1, verschoben.
2 zeigt schematisch einen erfindungsgemäßen Verdampfer, bei dem das Kühlfluid in vier Durchläufen strömt. Dieser Verdampfer enthält einen Stapel von Taschen und Zwischenstücken, wie weiter oben beschrieben, wobei nur eine Platte 3, die zu einer Endtasche gehört, und ein Zwischenstück 100 dargestellt sind. An dieser Platte 3 liegt eine ausgebauchte Platte 111 an, die mit einer im Wesentlichen ebenen Platte 112 ein Endgehäuse 110 bildet. Ein Einspritzrohr 119 analog zum Rohr 19 der 1 ist dicht mit einem Einlassstutzen 117 verbunden, der sich vor der Außenfläche der Platte 112 befindet, wobei die Einheit diese Platte dicht durchquert. Ein Auslassstutzen 118, der so befestigt ist, dass er ebenfalls auf der Außenfläche der Platte 112 vorsteht, steht mit dem einzigen Innenvolumen 115 des Gehäuses 110 in Verbindung, das das Rohr 119 umgibt. Eine nicht dargestellte Trennwand trennt die Kammern der Reihe, durch die das Rohr 119 geht, in zwei Kollektorräume. Dagegen stehen die Kammern der anderen Reihe alle miteinander in Verbindung, um einen einzigen Kollektorraum zu bilden, und sind vom Innenvolumen 115 durch den Boden der Ausbauchung der Platte 111 getrennt.
Das durch den Einlassstutzen 117 eindringende Kühlfluid geht direkt in das Einspritzrohr 119, das es in den Kollektorraum der ersten Reihe bringt, der am weitesten vom Stutzen 117 entfernt ist. Das Fluid strömt in den U-förmigen Elementarstrecken gemäß einer Bahn von vier Durchläufen, die es in den dem Gehäuse 110 benachbarten Kollektorraum der ersten Reihe zurückbringt, von wo es über einen ringförmigen Durchgang, der um das Rohr 119 herum definiert ist, über eine Öffnung 109 der der Platte 111 benachbarten Platte 3 und eine Öffnung 130 der Platte 111 in das Innenvolumen 115 kommt. Schließlich verlässt das Fluid das Volumen 115 und den Verdampfer über den Auslassstutzen 118.
Man sieht in 2, dass die Stutzen 117 und 118, wie auch die Stutzen 17 und 18 der 1, zueinander in der Höhe verschoben sind. Dies bedeutet allgemein für das Innenvolumen 115, wie auch für die Abteile 15 und 16 der 1, eine größere Höhe als diejenige der Kammern der Taschen, wobei dieses Innenvolumen sich also zum Teil vor den U-förmigen Elementarstrecken erstreckt.
Im Verdampfer der 2 erstrecken sich die Platten 111 und 112 über die ganze Höhe des Verdampfers, wobei der Bereich 131 der Platte 111, der tiefer liegt als das Innenvolumen 115, eben und senkrecht ist und an der Platte 112 anliegt. Diese beiden Platten weisen Aussparungen 132, 133 auf, die dazu bestimmt sind, den Verdampfer leichter zu machen.
Der Verdampfer der 3 unterscheidet sich von demjenigen der 2 nur durch das Weglassen des ebenen Bereichs 131 der Platte 111 unterhalb ihrer ringförmigen Verbindungszone mit der Platte 112, was selbstverständlich den Betrieb des Verdampfers in keiner Weise beeinträchtigt.
Schließlich zeigt 4 Platten 111 und 112 ähnlich denjenigen der 3, die durch Ausschneiden, Ausbauchen und Falten ausgehend von einem einzigen ebenen Blech erhalten werden. Man sieht gestrichelt die Platte 111, die nach dem Ausschneiden und Ausbauchen erhalten wurde, über der Platte 112 angeordnet, wobei ihr Umfangsrand 113 sich in der Ebene der Platte 112 befindet. Die endgültige Stellung der Platte 111 wird durch eine Drehung um 180° um eine waagrechte Faltlinie gemäß dem Pfeil F2 erhalten.
In der obigen Beschreibung beziehen sich die Angaben bezüglich der Ausrichtung oder der Stellung der Elemente im Raum auf eine besondere Ausrichtung des Verdampfers und müssen daher angepasst werden, wenn diese verändert wird.

Claims

Wärmetauscher, insbesondere Verdampfer für einen Klimatisierungskreislauf eines Fahrzeugs, mit einer Vielzahl von Taschen (1), die in einer Längsrichtung zueinander gestapelt sind und jede zwei in einer seitlichen Richtung so nebeneinander angeordnete Kammern (6, 7) definieren, dass sie Teil einer ersten bzw. zweiten Reihe von Kammern sind, wobei die Kammern eine Höhe aufweisen, sowie mit einer U-förmigen Elementarstrecke, die sich im Wesentlichen in einer Ebene lotrecht zur Längsrichtung von der einen zur anderen Kammer erstreckt, um ein erstes Fluid in thermischem Kontakt mit einem zweiten Fluid strömen zu lassen, wobei zwei Kammern einer gleichen Reihe, die zu zwei benachbarten Taschen des Stapels gehören, in Längsrichtung durch aufeinander, aufliegende Wände (8) begrenzt sind, wobei bestimmte dieser Wände mit Öffnungen (9) versehen sind, die eine dichte Fluidkommunikation zwischen den benachbarten Kammern erlauben, wobei der Wärmetauscher außerdem einen Einlassstutzen (17) und einen Auslassstutzen (18) für das erste Fluid aufweist, die an einem ersten Längsende (21) des Wärmetauschers im Wesentlichen in Flucht zur ersten bzw. zweiten Reihe angeordnet sind und je mit einer der Kammern in Verbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Stutzen (17, 18) mit der entsprechenden Kammer über ein oder zwei Endgehäuse (10) in Verbindung steht, die den Stapel von Taschen am ersten Ende vervollständigen, wobei das oder die Endgehäuse (10) von einer ausgebauchten Platte (11) und von einer im Wesentlichen ebenen Endplatte (12) gebildet werden, wobei die Stutzen (17, 18) an der Endplatte (12) befestigt sind, wobei das oder die Gehäuse (10), die eine größere Höhe als die der Kammern (6, 7) der Taschen (1) aufweisen, sich teilweise vor den U-förmigen Elementarstrecken erstrecken.
Wärmetauscher nach Anspruch 1, bei dem das Endgehäuse (10) zwei getrennte Abteile (15, 16) definiert, die sich in Flucht mit den zwei Reihen befinden, wobei jeder der Stutzen mit der entsprechenden Kammer über eines der Abteile in Verbindung steht.
Wärmetauscher nach Anspruch 2, bei dem das mit dem Einlassstutzen (17) in Verbindung stehende Abteil (15) mit dem vorderen Ende eines Einspritzrohrs (19) verbunden ist, das einen Teil des Stapels von Taschen in Längsrichtung durchquert, um das erste Fluid zu einer Kammer der ersten Reihe zu bringen, die vom ersten Ende entfernt ist.
Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 2 und 3, bei dem die U-förmigen Elementarstrecken einen Kreislauf des ersten Fluids in sechs Durchläufen definieren, wobei der erste und der fünfte Durchlauf von Kammern (6) der ersten Reihe ausgehen, der zweite und der sechste Durchlauf in Kammern (7) der zweiten Reihe münden, der dritte Durchlauf von Kammern (7) der zweiten Reihe ausgeht und der vierte Durchlauf in Kammern (6) der ersten Reihe mündet.
Wärmetauscher nach Anspruch 1, bei dem das Endgehäuse (110) ein einziges Innenvolumen (115) definiert, das sich zum Teil in Flucht mit jeder der beiden Reihen befindet und direkt mit dem Auslassstutzen (118) in Verbindung steht, während der Einlassstutzen (117) an ein Einspritzrohr (119) angeschlossen ist, das das Endgehäuse und einen Teil des Stapels von Taschen in Längsrichtung durchquert, um das erste Fluid in eine Kammer der ersten Reihe zu bringen, die vom ersten Ende entfernt ist.
Wärmetauscher nach Anspruch 5, bei dem das Innenvolumen mit der benachbarten Kammer der ersten Reihe über einen ringförmigen Durchgang (109, 130) in Verbindung steht, der das Einspritzrohr (119) umgibt.
Wärmetauscher nach Anspruch 6, bei dem die U-förmigen Elementarstrecken einen Kreislauf des ersten Fluids in vier Durchläufen definieren, wobei der erste Durchlauf von Kammern der ersten Reihe ausgeht, der zweite Durchlauf in Kammern der zweiten Reihe mündet, der dritte Durchlauf von Kammern der zweiten Reihe ausgeht und der vierte Durchlauf in Kammern der ersten Reihe mündet.
Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Einlass- und Auslassstutzen zueinander in der Höhe verschoben sind, wobei das Endgehäuse sich über eine größere Höhe erstreckt als die Kammern, teilweise vor den U-förmigen Elementarstrecken.
Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die ausgebauchte Platte (11) dicht mit der Innenfläche der Endplatte (12) an ihrem Umfang (13) und ggf. in einer mittleren Zone (14) verbunden ist, die die beiden Abteile trennt.
Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Endplatte und ggf. die ausgebauchte Platte sich im Wesentlichen über die ganze Höhe des Wärmetauschers erstrecken.
Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Endplatte und die ausgebauchte Platte Teile einer einzigen Platte sind, die miteinander über eine Faltlinie verbunden sind.