EP1756486B2 - Verdampfer für ein kältegerät und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

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EP1756486B2
EP1756486B2 EP05754576.6A EP05754576A EP1756486B2 EP 1756486 B2 EP1756486 B2 EP 1756486B2 EP 05754576 A EP05754576 A EP 05754576A EP 1756486 B2 EP1756486 B2 EP 1756486B2
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refrigerant pipe
board
evaporator
adhesive
bead
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Thorsten Kusnik
Berthold Pflomm
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BSH Hausgeraete GmbH
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    • Y10T29/49359—Cooling apparatus making, e.g., air conditioner, refrigerator

Definitions

  • the present invention relates to an evaporator for a refrigerator with a circuit board, a refrigerant pipe and a connecting the refrigerant pipe to the board layer of an adhesive and a method for producing such an evaporator.
  • An evaporator of this type and methods for its preparation are made DE 109 38 773 A1 known.
  • a meandering bent pipe is kept pressed against a board, and the spaces between the meanders of the pipe are filled with an adhesive.
  • This adhesive may be expanded PU foam or castable thermosetting plastics.
  • a foam as an adhesive is particularly advantageous if the evaporator is to be installed as a so-called Coldwall evaporator, ie the evaporator between an inner container of the refrigerator and the inner container surrounding thermal insulation layer is embedded, and a heat exchange anyway only on the inner container facing surface of the board but not on the back side carrying the refrigerant pipe is desired.
  • the casting with non-foamed thermosetting plastic requires a considerable amount of material and is therefore expensive.
  • the object of the present invention is to specify a method for producing a heat exchanger or a heat exchanger that can be produced with such a method, which ensure an efficient and reproducible heat exchange between the refrigerant tube and the carrier plate of the refrigerant tube by simple means.
  • the adhesive bead is placed with adapted to the course of the refrigerant pipe course between the refrigerant pipe and the board, it is ensured that with a small amount of adhesive used a large-area contact between this and the refrigerant pipe on the one hand and between it and the board on the other hand can be produced , via which an intensive heat exchange between refrigerant pipe and circuit board takes place.
  • the adhesive is displaced from an immediate contact area between the pipe and board, so that at this point an optimal heat transfer is possible.
  • the adhesive is applied to the refrigerant pipe before compressing in claim 1, since it is ensured that the bead comes to rest on its entire length between the refrigerant pipe and the board.
  • the refrigerant pipe When compressing the bead, the refrigerant pipe is preferably flattened at the same time, so as to increase the area of direct contact between the refrigerant pipe and the board or the thickness of the adhesive layer on both sides of the contact area as low as possible and wetted with the adhesive surfaces of refrigerant pipe and board as large as possible close.
  • the adhesive is a butyl rubber.
  • This material is characterized by extremely low water absorption and permeability, thus preventing moisture from collecting at the interfaces between the adhesive and the pipe or board and impairing the cohesion and thus the thermal conductivity of the evaporator by freezing.
  • the use of butyl rubber with its good heat conduction properties compared to other adhesives produces good heat transfer between the blank and the pipe carrying the refrigerant.
  • the good adhesive properties of the butyl rubber also ensure a very intense connection between the refrigerant pipe and the serving for cooling, connected to the tube carrier board, whereby the tube with the board is permanently fixed and mechanically very strong connected.
  • butyl rubber as adhesive can be both planar heat exchanger such.
  • plate evaporator or back wall condenser and spatially constructing heat exchanger such.
  • Another important advantage of this material is that it is loadable immediately after application. It is not necessary to wait for the material to cure after compression, so that the residence time of the evaporators in a press used therefor can be kept short and the productivity of the press is correspondingly high.
  • Fig. 1 a perspective view of a heat exchanger according to the invention, the example of an evaporator
  • Figs. 2 - 5 in each case a schematic section through parts used for the production of the evaporator or the finished evaporator in various stages of production.
  • the in Fig. 1 Evaporator shown in perspective view is constructed from a flat plate 1 made of aluminum sheet, on which an existing also made of aluminum refrigerant pipe 2 is arranged meandering. Board 1 and tube 2 are held together by butyl rubber extending between tube 2 and board 1 on either side of a line at which. Pipe 2 and board 1 touch each other.
  • Fig. 2 shows the refrigerant tube 2 and the circuit board 1 in a first stage of manufacturing the evaporator, cut in a plane perpendicular to a straight section of the meander-like preformed tube 2 level.
  • three sections through the tube 2 can be seen; they are circular, and between two of them is a pipe bend 4 connecting them.
  • a nozzle 5 moves along the refrigerant pipe 2 and is about to apply a bead 6 of butyl rubber.
  • the refrigerant tube 2 together with the bead lies in grooves 8 of a mold 7, the course of which is adapted to the meandering shape of the refrigerant pipe 2.
  • the cross-sectional shape of the grooves 8 corresponds to approximately half of an ellipse, wherein the cross-sectional area of the complete ellipse corresponds to that of the refrigerant pipe 2.
  • Fig. 4 shows the evaporator after compressing board 1, bead 6 and refrigerant pipe 2 between the die 7 and a not shown, pressed from above against the board 1 press ram.
  • the refrigerant pipe 2 is flattened in cross section to form an ellipse, which fills the cross section of the groove 8.
  • the rubber of the bead 6 is displaced in the lateral direction, so that the board 1 and the refrigerant pipe 2 in a narrow strip-shaped contact zone 9, which extends over the entire length of the refrigerant pipe 2, directly touch.
  • gusset 10 are filled with the rubber 3 of the bead 6 and thus form two rubber bands that extend to the right and left of the refrigerant tube 2 over its entire length.
  • Fig. 5 shows the finished evaporator after removal from the mold. 7
  • the butyl rubber provides a strong, load-bearing connection between the board 1 and the refrigerant pipe 2.
  • the high heat conductivity of the rubber compared to other sealing materials enables efficient heat exchange even between those surface areas of the board 1 and pipe 2 that are not in direct contact with each other stand. Since the gussets 10 between board 1 and tube 2 are free of air bubbles, the cooling capacity of the evaporator according to the invention is exactly reproducible.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verdampfer für ein Kältegerät mit einer Platine, einem Kältemittelrohr und einer das Kältemittelrohr mit der Platine verbindenden Lage eines Haftmittels sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Verdampfers.
  • Ein Verdampfer dieser Art und Verfahren zu seiner Herstellung sind aus DE 109 38 773 A1 bekannt. Bei dem bekannten Herstellungsverfahren wird eine mäanderförmig gebogene Rohrleitung gegen eine Platine gedrückt gehalten, und die Zwischenräume zwischen den Mäandern der Rohrleitung werden mit einem Haftmittel ausgefüllt. Bei diesem Haftmittel kann es sich um expandierten PU-Schaum oder auch um gießfähige duroplastische Kunststoffe handeln. Ein Schaum als Haftmittel ist besonders vorteilhaft, wenn der Verdampfer als sogenannter Coldwall Verdampfer eingebaut werden soll, d.h. der Verdampfer zwischen einem Innenbehälter des Kältegeräts und einer den Innenbehälter umgebenden thermischen Isolationsschicht eingebettet wird, und ein Wärmeaustausch ohnehin nur über die dem Innenbehälter zugewandte Oberfläche der Platine, nicht aber über deren das Kältemittelrohr tragende Rückseite erwünscht ist. Das Vergießen mit nicht aufgeschäumtem duroplastischem Kunststoff erfordert einen erheblichen Materialaufwand und ist dementsprechend kostspielig.
  • Es ist auch bekannt, das Kältemittelrohr an der Platine mit Hilfe eines zwischen beiden angebrachten doppelseitigen Klebebandes zu befestigen. Bei dieser Technik behindert jedoch das Klebeband den Wärmeaustausch zwischen Kältemittelrohr und Platine und beeinträchtigt so die Effizienz des Verdampfers.
  • Aus DE 102 18 826 A1 ist ein Verdampfer bekannt, bei dem das Kältemittelrohr an der Platine mit Hilfe einer Bitumenfolie befestigt ist, welche auf Platine und Kältemittelrohr aufgelegt, erhitzt und verpresst wird, so dass das durch die Erhitzung plastische Bitumenmaterial in die zwischen der Platine und dem Kältemittelrohr gebildeten Zwickel eindringt und für eine großflächige Haftverbindung zwischen beiden sorgt. Mit dieser Technik ist es jedoch schwierig zu gewährleisten, dass die Luft vollständig aus den Zwickeln ausgetrieben wird, so dass bestehen bleibende Lufttaschen den Wärmeaustausch beeinträchtigen und so für schwankende Effizienzen verschiedener Wärmetauscher sorgen können. Aus den Dokumenten WO 98/35191 A1 , EP 0 222 176 A1 und WO 021103262 A1 sind Wärmetauscher für ein Kältegerät mit einer Platine, einem Kältemittelroh und einer das Kältemittelrohr mit der Platine verbindenden Lage eines Haftmittels bekannt, bei denen sich die Haftmittellage streifenförmig entlang des Kältemittelrohrs erstreckt.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Verfahren zum Herstellen eines Wärmetauschers bzw. einen mit einem solchen Verfahren herstellbaren Wärmetauschers anzugeben, die mit einfachen Mitteln einen wirksamen und reproduzierbaren Wärmeaustausch zwischen Kältemittelrohr und Trägerplatine des Kältemittelrohres gewährleisten.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Schritten des Anspruchs 1.
  • Indem die Haftmittelraupe mit an den Verlauf des Kältemittelrohrs angepassten Verlauf zwischen dem Kältemittelrohr und der Platine platziert wird, ist gewährleistet, dass bei geringer eingesetzter Menge an Haftmittel ein großflächiger Kontakt zwischen diesem und dem Kältemittelrohr einerseits bzw. zwischen ihm und der Platine andererseits hergestellt werden kann, über den ein intensiver Wärmeaustausch zwischen Kältemittelrohr und Platine stattfindet. Durch Zusammendrücken der Raupe zwischen dem Kältemittelrohr und der Platine wird das Haftmittel aus einem unmittelbaren Kontaktbereich zwischen Rohr und Platine verdrängt, so dass an dieser Stelle ein optimaler Wärmeübergang möglich ist.
  • Erfindungsgemäß als Unterschiedsmerkmal gegenüber dem Stand der Technik wird im Anspruch 1 das Haftmittel vor dem Zusammendrücken auf das Kältemittelrohr aufgetragen, da so gewährleistet ist, dass die Raupe auf ihrer gesamten Länge zwischen dem Kältemittelrohr und der Platine zu liegen kommt.
  • Beim Zusammendrücken der Raupe wird vorzugsweise gleichzeitig das Kältemittelrohr mit abgeflacht, um so den Bereich unmittelbaren Kontakts zwischen dem Kältemittelrohr und der Platine zu vergrößern bzw. die Dicke der Haftmittelschicht beiderseits des Kontaktbereichs möglichst gering und die mit dem Haftmittel benetzten Oberflächen von Kältemittelrohr und Platine möglichst groß zu machen.
  • Das Haftmittel ist ein Butylkautschuk. Dieses Material zeichnet sich durch eine extrem geringe Wasseraufnahme und - durchlässigkeit aus und verhindert so, dass Feuchtigkeit an den Grenzflächen zwischen dem Haftmittel und dem Rohr bzw. der Platine sammelt und durch Gefrieren den Zusammenhalt und damit die Wärmeleitfähigkeit des Verdampfers beeinträchtigt. Hinzu kommt, dass durch die Verwendung von Butylkautschuk mit seinen im Vergleich zu anderen Haftmitteln guten Wärmeleiteigenschaften ein guter Wärmeübergang zwischen der Platine und dem Kältemittel führenden Rohr erzeugt ist. Die guten Klebeeigenschaften des Butylkautschuks stellen außerdem eine sehr intensive Verbindung zwischen dem Kältemittel führenden Rohr und der zur Kälteabgabe dienenden, mit dem Rohr verbundenen Trägerplatine sicher, wodurch das Rohr mit der Platine dauerhaft fest und mechanisch sehr belastbar verbunden ist. Die lebensmittelechten Eigenschaften von Butyl ermöglichen auch den Einsatz des Wärmetauschers im Zugriffsbereich des Benutzers, aber vor allem als Verdampfer im Innenraum eines Kühl- oder Gefriergerätes. Durch den Einsatz von Butylkautschuk als Kleber lassen sich sowohl ebene Wärmetauscher wie z. B. sogenannte Plattenverdampfer oder Rückwandverflüssiger als auch räumlich bauende Wärmetauscher wie z. B. sogenannte Kastenverdampfer und C-förmige Verdampfer sowie sogenannte Wickelverflüssiger mit gutem Fertigungserfolg in einer Großserienfertigung herstellen.
  • Ein weiterer wichtiger Vorteil dieses Materials ist, dass es sofort nach Auftragen belastbar ist. Es ist nicht notwendig, nach dem Zusammendrücken ein Aushärten des Materials abzuwarten, so dass die Verweildauer der Verdampfer in einer hierfür verwendeten Presse kurz gehalten werden kann und die Produktivität der Presse dementsprechend hoch ist.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:
  • Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers, am Beispiel eines Verdampfers; und
  • Figs. 2 - 5 jeweils einen schematischen Schnitt durch zur Herstellung des Verdampfers verwendete Teile bzw. den fertigen Verdampfer in verschiedenen Phasen der Fertigung.
  • Der in Fig. 1 in perspektivischer Ansicht gezeigte Verdampfer ist aufgebaut aus einer ebenen Platine 1 aus Aluminiumblech, auf dem ein ebenfalls aus Aluminium bestehendes Kältemittelrohr 2 mäanderförmig angeordnet ist. Platine 1 und Rohr 2 sind zusammengehalten durch Butylkautschuk, der sich zwischen Rohr 2 und Platine 1 beiderseits einer Linie erstreckt, an der sich. Rohr 2 und Platine 1 gegenseitig berühren.
  • Fig. 2 zeigt das Kältemittelrohr 2 und die Platine 1 in einem ersten Stadium der Fertigung des Verdampfers, geschnitten in einer zu einem geradlinigen Abschnitt des mäanderartig vorgeformten Rohrs 2 senkrechten Ebene. In der Figur sind drei Schnitte durch das Rohr 2 zu sehen; sie sind kreisrund, und zwischen zweien von ihnen ist ein sie verbindender Rohrbogen 4 zu sehen. Eine Düse 5 bewegt sich am Kältemittelrohr 2 entlang und ist im Begriff, eine Raupe 6 aus Butylkautschuk aufzutragen.
  • Im Stadium der Fig. 3 ist das Auftragen der Raupe 6 beendet, und das Kältemittelrohr 2 mitsamt der Raupe liegt in Rillen 8 einer Pressform 7, deren Verlauf an die Mäanderform des Kältemittelrohrs 2 angepasst ist. Die Querschnittsform der Rillen 8 entspricht ungefähr der Hälfte einer Ellipse, wobei die Querschnittsfläche der vollständigen Ellipse der des Kältemittelrohrs 2 entspricht.
  • Fig. 4 zeigt den Verdampfer nach dem Zusammenpressen von Platine 1, Raupe 6 und Kältemittelrohr 2 zwischen der Pressform 7 und einem nicht dargestellten, von oben gegen die Platine 1 gedrückten Pressstempel. Durch den Pressdruck ist das Kältemittelrohr 2 im Querschnitt zu einer Ellipse abgeflacht, die den Querschnitt der Rille 8 ausfüllt. Der Kautschuk der Raupe 6 ist in seitlicher Richtung verdrängt, so dass Platine 1 und Kältemittelrohr 2 sich in einer schmalen streifenförmigen Kontaktzone 9, die sich über die gesamte Länge des Kältemittelrohrs 2 erstreckt, unmittelbar berühren. Zwischen der Platine 1 und dem Rohr 2 beiderseits der Kontaktzone 9 gebildete Zwickel 10 sind mit dem Kautschuk 3 der Raupe 6 ausgefüllt und bilden so zwei Kautschukbänder, die sich rechts und links des Kältemittelrohrs 2 über dessen gesamte Länge erstrecken.
  • Fig. 5 zeigt den fertigen Verdampfer nach Entnahme aus der Pressform 7.
  • Der Butylkautschuk schafft eine feste, belastbare Verbindung zwischen Platine 1 und Kältemittelrohr 2. Die im Vergleich zu anderen Dicht- bzw. Haftmaterialien hohe Wärmeleitfähigkeit des Kautschuks ermöglicht einen effizienten Wärmeaustausch auch zwischen solchen Oberflächenbereichen von Platine 1 und Rohr 2, die nicht in unmittelbarem Kontakt miteinander stehen. Da die Zwickel 10 zwischen Platine 1 und Rohr 2 frei von Lufteinschlüssen sind, ist die Kühlleistung der erfindungsgemäßen Verdampfer exakt reproduzierbar.

Claims (6)

  1. Verfahren zum Herstellen eines Wärmetauschers, insbesondere für ein Kältegerät, mit den Schritten:
    a) Bereitstellen eines Kältemittelrohres (2) und einer Platine (1);
    b) Platzieren einer Raupe (6) aus einem plastischen Haftmittel (3) mit an den Verlauf des Kältemittelrohrs (2) angepasstem Verlauf zwischen dem Kältemittelrohr (2) und der Platine (1), indem das Haftmittel (3) auf das Kältemittelrohr (2) aufgetragen wird; und
    c) Zusammendrücken der Raupe (6) zwischen dem Kältemittelrohr (2) und der Platine (1)
    dadurch gekennzeichnet, dass das Haftmittel (3) ein Butylkautschuk ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt a) das Kältemittelrohr (2) mäanderartig gebogen wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt c) das Kältemittelrohr (2) abgeflacht wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt c) der Kautschuk der Raupe (6) in seitlicher Richtung verdrängt wird, so dass die Platine (1) und das Kältemittelrohr (2) sich in einer schmalen streifenförmigen Kontaktzone (9), die sich über die gesamte Länge des Kältemittelrohrs (2) erstreckt, unmittelbar berühren.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Haftmittel zwei Stränge beiderseits der Kontaktzone (9) zwischen dem Kältemittelrohr (2) und der Platine (1) bildet.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher als Verdampfer oder als Verflüssiger ausgebildet wird.
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