EP1710529A1 - Wärmeübertrager, insbesondere Kondensator für Klimaanlage - Google Patents

Wärmeübertrager, insbesondere Kondensator für Klimaanlage Download PDF

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EP1710529A1 EP05007069A EP05007069A EP1710529A1 EP 1710529 A1 EP1710529 A1 EP 1710529A1 EP 05007069 A EP05007069 A EP 05007069A EP 05007069 A EP05007069 A EP 05007069A EP 1710529 A1 EP1710529 A1 EP 1710529A1
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    • Y10T29/49373—Tube joint and tube plate structure

Definitions

  • the invention relates to a heat exchanger, in particular for air conditioning systems, in particular of motor vehicles according to the preamble of claim 1 - known by the EP 1 439 367 A1 ,
  • the invention also relates to a method for producing a heat exchanger according to the preamble of claim 5.
  • a condenser consists essentially of a condenser block, which is constructed of flat tubes and corrugated fins, as well as arranged on both sides of the block manifolds, which are in communicating connection with the tubes of the condenser block.
  • the headers and the flat tubes of the condenser are flowed through by a refrigerant, which is supplied to the condenser from a refrigerant circuit via connecting flanges and withdrawn_
  • the flanges are prefabricated separate parts, which are connected on the one hand with a header of the condenser and the other with a refrigerant line.
  • the collar inserted into a bore of the connecting flange is plastically deformed by means of a polygonal punch in such a way that a fixation takes place.
  • Polygonstempel is a forming or expansion tool to understand, which has no circular cross-section, but a polygonal cross-section, which in Direction slightly tapered towards a point.
  • the polygonal punches may have three, four or six surfaces which are tapered in the shape of a pyramid or designed as a truncated pyramid. This tool deforms the collar in the connecting flange.
  • the prepared for the subsequent soldering, completed heat exchanger can be soldered due to the fixation of the invention without further Löt Anlagen in a brazing furnace, so that a Dichtlötung between the collar and the flange is achieved.
  • the inner cross section of the collar has a polygonal, preferably a hexagonal cross-section - like a hexagon socket.
  • the manifold is in two parts, d. H. formed with a lid and bottom part, wherein the collar is integrally formed on the lid.
  • the object of the invention is also achieved by a method having the features of claim 5.
  • the collar formed from the collecting tube is inserted into the bore of the connecting flange and then fixed by widening by means of the polygon punch. Connection flange and manifold cover are then sufficiently firmly connected together that then soldering can be done without further aids.
  • Fig. 1 shows a corner cutout of a capacitor 1 for an air conditioner, not shown, of a motor vehicle.
  • the condenser 1 has a condenser block 3 consisting of flat tubes 2 and ribs, not shown, which is connected to a collecting pipe 4.
  • Another manifold on the opposite side of the capacitor block is not shown.
  • the manifold 4 is formed in two parts, that is, it has a bottom 5 and a lid 6, which have an approximately semicircular cross section and are set in one another.
  • At the end of the collection tube 4 is closed by an end wall 7 and forms a cavity which communicates with the flat tubes 2.
  • a collar 8 is integrally formed, ie by punching punching.
  • connection flange 9 is shown, which is to be connected to the manifold 4.
  • the connecting flange 9 has a through hole 1 D, which is connected on the one hand with a Käftemlftelan gleich ein shown, and on the other hand with the collar 8 of the collecting tube 4.
  • the items shown in the drawing 2, 5, 6, 7, 8, 9 are made of aluminum or aluminum alloys and are soldered together. In preparation for the soldering process, all parts are joined together, in particular the connecting flange 9 is placed with its through hole 10 on the collar 8 of the manifold 4. This is already a preliminary positioning and centering of the connection flange 9 on the manifold 4th
  • Fig. 2 shows the flange 9, placed on the cover 6 of the manifold 4th
  • Fig. 3 shows a view in the direction X on the cover 6, wherein the flow cross-section of the collar 8 appears as a blackened circular surface 8a.
  • the circular cross-section 8a is deformed by means of a polygon punch, not shown, ie widened in particular with respect to the through-bore 10 of the connecting flange 9.
  • the term "polygonal punch” should be understood to mean a dome-shaped tool which has a non-circular, polygonal cross-section which tapers in the direction of impact, ie is wedge-shaped or has the shape of a truncated pyramid.
  • a deformation of the inner diameter of the collar 8 takes place substantially over the polygon edges, which dig into the material of the collar 8 and press it outward, whereby a pressure is created.
  • the cross section of the polygonal punch preferably has the shape of a regular hexagon, although more or fewer corners are possible.

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager, insbesondere Kondensator (1) für Klimaanlagen, insbesondere von Kraftfahrzeugen mit mindestens einem Sammelrohr (4) und mit mindestens einem Anschlussflansch (9), der mit dem Sammelrohr (4) stoffschlüssig verbunden ist und in kommunizierender Verbindung steht, wobei das Sammelrohr (4) einen Kragen (8) und der Anschlussflansch (9) eine Bohrung (10) aufweisen, in welcher der Kragen (8) vor der stoffschlüssigerl Verbindung fixierbar ist.
Es wird vorgeschlagen, dass der Kragen (8) durch eine Umformung mittels eines einen Polygonquerschnitt aufweisenden Stempels fixierbar ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager, insbesondere für Klimaanlagen, insbesondere von Kraftfahrzeugen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 ― bekannt durch die EP 1 439 367 A1 . Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines Wärmeübertragers nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 5.
  • Kondensatoren für Klimaanlagen von Kraftfahrzeugen werden heute vollständig aus Aluminiumteilen hergestellt und hartgelötet. Ein Kondensator besteht im Wesentlichen aus einem Kondensatorblock, der aus Flachrohren und Wellrippen aufgebaut ist, sowie beiderseits des Blockes angeordneten Sammelrohren, welcher in kommunizierender Verbindung mit den Rohren des Kondensatorblockes stehen. Die Sammelrohre und die Flachrohre des Kondensators werden von einem Kältemittel durchströmt, welches dem Kondensator aus einem Kältemittelkreislauf über Anschlussflansche zugeführt und wieder entzogen wird_ Die Anschlussflansche sind vorgefertigte separate Teile, die einerseits mit einem Sammelrohr des Kondensators und andererseits mit einer Kältemittelleitung verbunden werden.
  • Durch die US-A 5,477,919 wurde ein Kondensator für Klimaanlagen von Kraftfahrzeugen bekannt, bei welchem ein Kältemittelanschlussflansch mit einem Sammelrohr verbunden ist, wobei zur Herstellung eines dichten Kältemittelströmungskanals Buchsen zwischen Kättemittefflansch und Sammelrohr angeordnet und mit den zu verbindenden Teilen verlötet sind. Diese Flanschverbindung ist wegen der Vielzahl der Teile mit relativ hohen Herstellkosten verbunden.
  • Durch die EP 1 150 088 A2 wurde eine Verbindung zwischen einem Kältemittelanschlussflansch und einem Sammelrohr eines Kondensators bekannt, wobei der Kältemittelflansch einen angeformten Stutzen aufweist, welcher in eine Bohrung des Sammelrohres gesteckt und mittels eines Stempels derart aufgeweitet wird, dass eine Fixierung und Verankerung des Flansches auf dem Sammelrohr erreicht wird. Anschließend erfolgt die Verlötung von Sammelrohr und Flansch. Auch diese Art der Verbindung ist kostenaufwändig, insbesondere wegen der Ausbildung des Flansches.
  • Durch die oben genannte EP 1 439 367 A1 , von der die Erfindung ausgeht, wurde (gemäß Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6) eine Verbindung zwischen einem Sammelrohr und einem Kältemiffelanschlussflansch bekannt, wobei das Sammelrohr zweiteilig ausgebildet ist und einen Deckel mit ausgeformtem Kragen aufweist, der in eine Bohrung des Anschlussflansches gesteckt wird. Dabei ist zur Fixierung des Anschlussflansches auf dem Sammelrohr ein leichter Klemmsitz vorgesehen. Nachteilig hierbei könnte sein, dass der Klemmsitz für eine sichere Fixierung nicht immer ausreichend ist und dass eine Verdrehung zwischen Anschlussflansch und Sammelrohr um die Achse des Kragens auftreten könnte.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Wärmeübertrager der eingangs genannten Art bezüglich seiner Herstellung, insbesondere hinsichtlich der Verbindung zwischen Anschlussflansch und Sammelrohr einfacher und sicherer zu gestalten sowie ein verbessertes Verfahren zur Fixierung des Anschlussflansches am Sammelrohr bereitzustellen.
  • Diese Aufgabe wird zunächst durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der in eine Bohrung des Anschlussflansches eingesetzte Kragen mittels eines Polygonstempels derart plastisch verformt wird, dass eine Fixierung erfolgt. Unter Polygonstempel ist ein Umform- oder Aufweitwerkzeug zu verstehen, welches keinen kreisrunden Querschnitt, sondern einen Polygonquerschnitt aufweist, der sich in Richtung auf eine Spitze hin leicht verjüngt. Beispielsweise kann der Polygonstempel drei, vier oder sechs Flächen aufweisen, die sich pyramidenartig verjüngen oder als Pyramidenstumpf ausgebildet sind. Mit diesem Werkzeug wird der im Anschlussflansch steckende Kragen verformt. Damit wird der Vorteil einer verbesserten Fixierung des Anschlussflansches auf dem Sammelrohr erreicht. Der für die nachfolgende Lötung vorbereitete, komplettierte Wärmeübertrager kann infolge der erfindungsgemäßen Fixierung ohne weitere Löthilfen in einem Lötofen gelötet werden, so dass eine Dichtlötung zwischen dem Kragen und dem Anschlussflansch erzielt wird.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung erfolgt durch das Hineindrücken des Polygonstempels in den Kragen des Sammelrohres eine Aufweitung des Kragens gegenüber der Bohrung des Anschlussflansches, wobei ein inniger Kontakt zwischen Kragen und Anschlussflansch im Bereich der Polygonecken bzw. -kanten hergestellt wird. Es erfolgt also nur eine partielle Aufweitung - bei einem Sechseckquerschnitt also nur an sechs Ecken bzw. Kanten, jeweils um 60 Grad auf dem Umfang versetzt. Dies begünstigt infolge Lotspaltbildung eine sichere Dichtlötung. Nach der Aufweitung mittels Polygonstempel weist der Innenquerschnitt des Kragens einen Polygon-, vorzugsweise einen Sechseckquerschnitt - wie ein Innensechskant - auf.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist das Sammelrohr zweiteilig, d. h. mit einem Deckel und Bodenteil ausgebildet, wobei der Kragen am Deckel angeformt ist. Dadurch ergeben sich Vorteile bei der Herstellung des Kragens und beim Fixieren mittels des Polygonstempels.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird auch durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 5 gelöst. Erfindungsgemäβ ist vorgesehen, dass zunächst der aus dem Sammelrohr ausgeformte Kragen in die Bohrung des Anschlussflansches eingesetzt und anschließend mittels des Polygonstempels durch Aufweitung fixiert wird. Anschlussflansch und Sammelrohrdeckel sind danach hinreichend fest miteinander verbunden, dass danach eine Lötung ohne weitere Hilfsmittel erfolgen kann.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen
    • Fig. 1
    einen Ausschnitt eines Kondensators mit einem Anschlussflansch vor dessen Montage,
    Fig. 2
    den auf dem Sammelrohr des Kondensators montierten Anschlussflansch und
    Fig. 3
    eine Ansicht von innen auf das Sammelrohr im Bereich des Anschlussflansches.
  • Fig. 1 zeigt einen Eckausschnitt eines Kondensators 1 für eine nicht dargestellte Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges. Der Kondensator 1 weist einen aus Flachrohren 2 und nicht dargestellten Rippen bestehenden Kondensatorblock 3 auf, welcher mit einem Sammelrohr 4 verbunden ist. Ein weiteres Sammelrohr auf der entgegengesetzten Seite des Kondensatorblockes ist nicht dargestellt. Das Sammelrohr 4 ist zweiteilig ausgebildet, d. h. es weist einen Boden 5 und einen Deckel 6 auf, welche einen etwa halbkreisförmigen Querschnitt aufweisen und ineinander gesetzt sind. Stimseitig ist das Sammelrohr 4 durch eine Endwand 7 abgeschlossen und bildet einen Hohlraum, welcher mit den Flachrohren 2 kommuniziert. Aus dem Deckel 6 ist ein Kragen 8 einstückig ausgeformt, d. h. durch Lochstanz-Prägen.
  • In der Zeichnung oberhalb des Sammelrohres 4 ist ein Anschlussflansch 9 dargestellt, der mit dem Sammelrohr 4 zu verbinden ist. Der Anschlussflansch 9 weist eine Durchgangsbohrung 1 D auf, welche einerseits mit einer nicht dargestellten Käftemlftelanschlussleitung und andererseits mit dem Kragen 8 des Sammelrohres 4 verbunden wird. Die in der Zeichnung dargestellten Einzelteile 2, 5, 6, 7, 8, 9 bestehen aus Aluminium bzw. Aluminiumlegierungen und werden miteinander verlötet. Zur Vorbereitung des Lötprozesses werden alle Teile zusammengefügt, insbesondere wird der Anschlussflansch 9 mit seiner Durchgangsbohrung 10 auf den Kragen 8 des Sammelrohres 4 gesetzt. Damit erfolgt bereits eine vorläufige Positionierung und Zentrierung des Anschlussflansches 9 auf dem Sammelrohr 4.
  • Fig. 2 zeigt den Flansch 9, aufgesetzt auf den Deckel 6 des Sammelrohres 4.
  • Fig. 3 zeigt eine Ansicht in Richtung X auf den Deckel 6, wobei der Strömungsquerschnitt des Kragens 8 als geschwärzte Kreisfläche 8a erscheint. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Kreisquerschnitt 8a mittels eines nicht dargestellten Polygonstempels verformt, d. h. insbesondere gegenüber der Durchgangsbohrung 10 des Anschlussflansches 9 aufgeweitet wird. Unter Polygonstempel soll ein domförmiges Werkzeug verstanden werden, welches einen nicht kreisförmigen, polygonförmigen Querschnitt aufweist, welcher sich in Stossrichtung verjüngt, d. h. keilförmig oder pyramidenstumpfförmig ausgebildet ist. Insofern erfolgt eine Verformung des Innendurchmessers des Kragens 8 im Wesentlichen über die Polygonkanten, welche sich in das Material des Kragens 8 eingraben und dieses nach außen drücken, wodurch eine Pressung entsteht. Der Querschnitt des Polygonstempels hat vorzugsweise die Form eines regelmäßigen Sechsecks, wobei allerdings auch mehr oder weniger Ecken möglich sind. Durch diese Umformung des Kragens wird eine hinreichende Fixierung zwischen Sammelrohr 4, respektive Deckel 6 und Anschlussflansch 9 erreicht. In diesem fixierten Zustand können Anschlussflansch 9 und Deckel 6 sowie der gesamte Kondensator 1 in einem Arbeitsgang in einem nicht dargestellten Lötofen gelötet werden.

Claims (5)

  1. Wärmeübertrager, insbesondere Kondensator (1) für Klimaanlagen, insbesondere von Kraftfahrzeugen mit mindestens einem Sammelrohr (4) und mit mindestens einem Anschlussflansch (9), der mit dem Sammelrohr (4) stoffschlüssig verbunden ist und in kommunizierender Verbindung steht, wobei das Sammelrohr (4) einen Kragen (8) und der Anschlussflansch (9) eine Bohrung (10) aufweisen, in welcher der Kragen (8) vor der stoffschlüssigen Verbindung fixierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kragen (8) durch eine Umformung mittels eines einen Polygonquerschnitt aufweisenden Stempels fixierbar ist.
  2. Wärmeübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kragen (8) einen Innenquerschnitt (8a) aufweist, der mittels des Polygonstempels gegen die Bohrung (10) aufweitbar ist.
  3. Wärmeübertrager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Sammelrohr (4) zweiteilig ausgebildet ist und einen Boden (5) und einen Deckel (6) aufweist, an welchem der Kragen (8) einstückig angeformt ist.
  4. Wärmeübertrager nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kragen (8) nach der Umformung bzw. Aufweitung einen Innenquerschnitt (8a) mit der Form eines Polygons, vorzugsweise eines regelmäßigen Sechsecks aufweist.
  5. Verfahren zur stoffschlüssigen Verbindung, insbesondere zum Löten eines Wärmeübertragers (1) mit mindestens einem Sammelrohr (4) und einem daran zu befestigenden Anschlussflansch (8), dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Sammelrohr (4, 6) ein Kragen (8) ausgeformt, dass der Anschlussflansch (9) auf dem Sammelrohr (4, 6) positioniert und der Kragen (8) in eine Bohrung (10) des Anschlussflansches (9) eingesetzt, anschließend mittels eines Polygonstempels umgeformt, damit fixiert und anschließend in einem Lötofen gelötet wird.
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