EP1762806A1 - Anschlussanordnung, insbesondere für einen Wärmetauscher - Google Patents

Anschlussanordnung, insbesondere für einen Wärmetauscher Download PDF

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EP1762806A1
EP1762806A1 EP06018667A EP06018667A EP1762806A1 EP 1762806 A1 EP1762806 A1 EP 1762806A1 EP 06018667 A EP06018667 A EP 06018667A EP 06018667 A EP06018667 A EP 06018667A EP 1762806 A1 EP1762806 A1 EP 1762806A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
tube
sleeve
connection
arrangement according
connection arrangement
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP06018667A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Wolfgang Geiger
Wolfgang Seewald
Karl-Heinz Staffa
Uli Vedder
Christoph Walter
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Mahle Behr GmbH and Co KG
Original Assignee
Behr GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Behr GmbH and Co KG filed Critical Behr GmbH and Co KG
Publication of EP1762806A1 publication Critical patent/EP1762806A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/10—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically
    • F28D7/106—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically consisting of two coaxial conduits or modules of two coaxial conduits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
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    • F28F9/0251—Massive connectors, e.g. blocks; Plate-like connectors
    • F28F9/0253—Massive connectors, e.g. blocks; Plate-like connectors with multiple channels, e.g. with combined inflow and outflow channels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F28F9/04—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates
    • F28F9/16—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates by permanent joints, e.g. by rolling
    • F28F9/165—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates by permanent joints, e.g. by rolling by using additional preformed parts, e.g. sleeves, gaskets
    • F28F9/167—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates by permanent joints, e.g. by rolling by using additional preformed parts, e.g. sleeves, gaskets the parts being inserted in the heat-exchange conduits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2309/00—Gas cycle refrigeration machines
    • F25B2309/06—Compression machines, plants or systems characterised by the refrigerant being carbon dioxide
    • F25B2309/061—Compression machines, plants or systems characterised by the refrigerant being carbon dioxide with cycle highest pressure above the supercritical pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B40/00—Subcoolers, desuperheaters or superheaters

Definitions

  • the invention relates to a connection arrangement according to the preamble of claim 1.
  • a heat exchanger tube which has a profiled central channel and outer channels grouped around it.
  • This heat exchanger tube is suitable for the construction of countercurrent heat exchangers, in particular for motor vehicle high pressure air conditioning systems.
  • the heat exchanger tube is to cut off to appropriate length and provided with appropriate end pieces, however, which are relatively complicated and their attachment the heat exchanger tube must be machined.
  • the central channel in the end region to expand in order to introduce a tubular extension of a portion of the connecting piece in the central channel.
  • a connection arrangement is provided with at least one coaxial tube or a tube arrangement consisting of at least two tubes arranged one inside the other at the same height and at least one connection component attached to one end thereof for the separate introduction and / or discharge of at least two media
  • the connection component is designed such that it has at least one sleeve which is pushed with its first end in the longitudinal direction into the inner region of an inner tube of the coaxial tube or the tube arrangement, for which purpose the sleeve preferably has outer dimensions corresponding to the inner region, whereby the inner cross section of the inner Area is reduced, and protrudes with its other, the second end over the end of the coaxial tube or the pipe assembly and is received in a connector or protrudes beyond the connector on which at least one inlet and / or outlet is provided.
  • the term "pipe” is to be interpreted in the following very broad and refers not only to round cross-sections, but in particular also oval, rounded rectangular or any other cross-sections.
  • the tube arrangement can also be two tubes which are arranged one inside the other and terminate at the same height on the side of the connection arrangement, which tubes have no direct connections.
  • positioning elements for the inner tube may be provided in the outer tube, such as provided on the outer and / or inner tube, radially inwardly or outwardly projecting ribs to optionally ensure a coaxial arrangement.
  • the arrangement of the inner tube or of the inner region in the outer tube is preferably coaxial, but does not have to be, so that eccentric arrangements are also possible.
  • several inner tubes may be provided, which are connected by means of several sleeves.
  • a connection arrangement according to the invention can be used in particular for heat exchangers, preferably for motor vehicle air conditioning systems. Due to the high pressures that occur, for example, when used in a motor vehicle high-pressure air conditioning system (for example, when CO 2 is used as a refrigerant), the connections for the inlet and outlet of the media in or out of the inner or the outer tube, to make high demands that are met by such a trained connection for a coaxial tube.
  • a sleeve in the unmodified, ie in particular not machined, inner diameter of the inner tube the problems with chips or the like occurring in the conventional stepped lengths of the coaxial tube can. be reduced or completely eliminated.
  • connection of the individual components can be done in one operation by means of soldering, in particular when using a solder-plated sleeve.
  • one or more additional solder rings can be used even when using a solder-plated sleeve.
  • two or in particular three solder rings can be used.
  • the fitting is preferably slid onto the coaxial tube or tube of the tube assembly until the end of an internal diameter extension of the fitting which forms a stop. This allows for easy assembly.
  • the fixation is preferably carried out by means of soldering, for which purpose the connection piece and / or the coaxial tube or the tubes of the tube arrangement, in particular the end region of the same, can be solder-plated.
  • At least one inlet and / or outlet is preferred for at least one of the media in the radial direction with respect to the longitudinal axis of the coaxial tube or the tube assembly arranged. If both inlets and outlets of a connection component are arranged in the radial direction with respect to the longitudinal axis of the coaxial tube or the tube arrangement, the longitudinal axes of the inlet and / or outlet lines preferably run parallel to one another. However, it may also prove useful if the inlet and outlet lines form an angle with each other, such as in particular an angle of 45 °, 90 °, 135 ° or 180 °.
  • the inlet and / or outlet for the flowing medium in the inner region may also be arranged in extension of the longitudinal axis of the coaxial tube or the tube assembly.
  • the inlets and outlets of the medium flowing in the outer area takes place eccentrically, i. the longitudinal axis of the inlet and outlet does not intersect the longitudinal axis of the coaxial tube or the inner tube of the tube assembly.
  • passing the main flow at the passage for the inner region causes an improved loading of the outer region, in particular in a case in which individual outer regions separated by ribs (low-pressure channels) are provided, so that the Performance of a heat exchanger designed in this way can be improved.
  • a skewed arrangement of the corresponding inlet and / or outlet of the medium flowing in the inner and / or outer region in relation to the longitudinal axis of the coaxial tube or the tube arrangement is to be considered.
  • the inlet / outlet of the outer medium is in a direction perpendicular to the pipe axis extending plane, the inlet / Austeitung, however, on the inner tube of the pipe assembly "passes".
  • certain angles of the inlet / outlet may prove to be advantageous in relation to this plane perpendicular to the tube longitudinal direction, in particular 30 °, 45 ° and 60 °, wherein the intermediate Intervals (including the vertical as well as parallel position to the plane as interval limits) may prove advantageous.
  • the inner diameter of the sleeve, which is inserted into the inner region is preferably smaller than the inner diameter of the inner tube, ie the inner region, wherein preferably the outer diameter of the sleeve substantially corresponds to the inner diameter of the inner region, so that an insertion, preferably an insertion , is the same in the non-machined opening of the inner region is possible, but a deburring and / or chamfering / rounding of the opening may be provided.
  • an insertion preferably an insertion
  • a deburring and / or chamfering / rounding of the opening may be provided.
  • the insertion depth of the sleeve into the inner region preferably corresponds to one to three times, in particular 1.5 to 2.5 times and particularly preferably twice +/- 10%, the diameter of the inner region. Such insertion depth allows a fluid-tight and pressure-safe solder connection of the two parts.
  • a corresponding insertion depth is preferably also provided on the other side of the sleeve. In this case, the two insertion depths preferably correspond.
  • the insertion depth of the sleeve in the inner region of the insertion depth of the sleeve into the connecting piece of the connection component corresponds to +/- 50%, in particular +/- 10%. If there is a non-circular cross-section of the inner portion and the sleeve, so occurs in place of the diameter specifications of the corresponding hydraulically equivalent diameter.
  • fitting, sleeve and coaxial tube can be soldered together.
  • connection component ie preferably a sleeve and a connecting piece
  • Lotplattierungen provided to simplify the assembly and the soldering, which preferably takes place in a single operation with the soldering of the component of which the connection arrangement is a part, thereby reducing the manufacturing costs.
  • Lotplatt ist - solder rings are used, which are to be additionally provided in the corresponding connection areas when assembling the items.
  • connection component ie preferably a sleeve and a connecting piece
  • connection component ie preferably a sleeve and a connecting piece
  • bonding may also be performed in addition to soldering. In such a case, bonding may serve for tighter bonding or for establishing a cure.
  • connection arrangement or such a heat exchanger is preferably used for a high-pressure air conditioning system of a motor vehicle, but other applications are possible.
  • a heat exchanger 1 of which only a small section is shown in Fig. 1, is provided, which serves for the heat exchange of a first medium and a second medium.
  • the first medium flows through the inner region 2 of an inner tube 3 and the second medium through the outer region 4 which is formed between an outer tube 5 and the inner tube 3.
  • inner tube 3 and outer tube 5, together with ribs 6 running therebetween in the radial direction in the longitudinal direction, are extruded in one piece as a coaxial tube 7 made of an aluminum alloy.
  • 7 connecting components 8 are provided at both ends of the coaxial tube, wherein only one of them is shown in Fig. 1, via which the media, which through the inner region 2 and the outer region 4 present in countercurrent flow, separately from each other or be derived.
  • connection component 8 consists of a sleeve 9, which is arranged coaxially to the coaxial tube 7, wherein one of them, first end 10 projects into the inner tube 3.
  • the outer diameter of the sleeve 9 corresponds to the inner diameter D of the inner tube 3.
  • the other, second end 11 of the sleeve 9 projects into a connecting piece 12, which forms the second part of the connection component 8.
  • the sleeve 9 has an inner diameter d, which is smaller than the inner diameter D of the inner tube 3.
  • the insertion depths of the two ends 10 and 11 of the sleeve 9 in this case correspond to twice the inner diameter D of the inner tube 3 and thus also to twice the outer diameter of the sleeve 9.
  • the connecting piece 12 has a first bore 13 whose diameter corresponds to the outer diameter of the sleeve 9 and thus also the inner diameter D of the inner tube 3 and in which the second end 11 of the sleeve 9 projects.
  • the first bore 13 ends at the inner end of a first connection bore 14, through which the medium coming from the inner tube 3 can be removed.
  • the second bore 15, which has a significantly larger diameter than the first bore 13, but which is slightly smaller than the outer diameter of the outer tube 5, terminates at the inner end of a second connection bore 16, through which the medium to be supplied to the outer tube 5 can be supplied.
  • the connection bores 14 and 16 are formed in a manner known per se and serve to receive the ends of connection lines.
  • the connecting bores 14 and 16 are presently arranged laterally on the connecting piece 12, their longitudinal axes being arranged in the radial direction to the longitudinal axis of the coaxial tube 7 and running parallel to one another.
  • the connector 12 has on the side of the coaxial tube 7 on an inner diameter extension 17, the inner end serves as a stop for the end of the coaxial tube 7 when pushing the connecting member 8 on the coaxial tube 7.
  • the insertion depth of the coaxial tube 7 in the connecting piece 12 is about half as large as the insertion depth of the sleeve 9 in the inner tube 3 and the insertion depth of the sleeve 9 in the first bore 13 corresponding to each other.
  • an outer solder ring 18 or inner solder rings 19 can still be seen in the connecting regions between coaxial tube 7, sleeve 9 or connecting piece 12.
  • solder rings 18, 19 it is useful to provide all three solder rings 18, 19 to form tight connections.
  • the solder rings are first attached and then melted. The solder then causes a fluid-tight connection between the respective components. It is possible to improve the flow of solder, in particular in the axial direction extending grooves on the components (in particular in the connection area) provided.
  • solder plated depending on the application, only one or two solder rings 18, 19 can be provided. Possibly. is also no solder ring 18, 19 required.
  • a high temperature resistant adhesive can be used.
  • a higher pressure is applied to the inner tube 3 (high pressure side) than to the outer tube 5 (low pressure side).
  • the operating pressure on the low pressure side is according to the present embodiment about 130 bar, the corresponding bursting pressure 264 bar, and the operating pressure on the high pressure side is about 160 bar, the corresponding bursting pressure 352 bar.
  • the mentioned pressure values refer in particular to the use of CO 2 (R744) as refrigerant.
  • the coaxial tube 107 has the same structure as the coaxial tube 7 of the first embodiment, that is arranged in an outer tube 105 inner tube 103, wherein between the outer and inner tube 105, 103 ribs 106 are arranged, and ends according to the same continuously, so is just cut to length ,
  • a connection member 108 is mounted, for which - according to the first embodiment - a sleeve 109, which is part of the connection member 108 next to a connector 112, in the Inner tube 103 is inserted and soldered to the same tight, and the connection member 108 to a through a Inner diameter extension 117 formed stop on the end of the coaxial tube 107 is pushed and soldered to the same.
  • the dimensions of the connector 112 are designed so that the inner surface of the outer tube 105 is approximately extended by the connector 112.
  • the insertion depth of the sleeve 109 into the coaxial tube 107 is again twice the inner diameter D of the inner tube 103 and thus also twice the outer diameter of the sleeve 109.
  • the insertion depth of the coaxial tube 107 into the connection component 108 in the present case corresponds approximately to the inner diameter D of the inner tube 103.
  • connection for the inner tube 103 takes place in the longitudinal direction, so that the sleeve 109 does not terminate in the connection piece 112, but on the side opposite the coaxial tube 107 again through a (first) bore 113 and directly can serve as a connection or as part of the connection line.
  • connection (connection bore 116) for the outer region 104 is provided laterally on the connection piece 112, wherein the longitudinal axis of the corresponding connection bore 116 does not intersect the longitudinal axis of the coaxial tube 107 (see FIG. 2) -in contrast to the embodiment of the first exemplary embodiment described above.
  • connection techniques described in detail with reference to FIG. 1 solder rings, solder plating or adhesive
  • connection techniques described in detail with reference to FIG. 1 solder rings, solder plating or adhesive
  • the first embodiment which is not shown in the drawing, may - according to the second embodiment - at least the second connection hole for the outer region of the coaxial tube be laterally offset, so that the longitudinal axes of the connection bore and coaxial pipe do not intersect.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anschlussanordnung mit mindestens einem Koaxialrohr (7; 107) oder einer Rohranordnung, bestehend aus mindestens zwei ineinander angeordneten Rohren, die auf gleicher Höhe enden, und mindestens einem an einem Ende des- beziehungsweise derselben angebrachten Anschlussbauteil (8; 108) für die getrennte Ein- und/oder Ausleitung mindestens zweier Medien, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlussbauteil (8; 108) derart ausgebildet ist, dass es mindestens eine Hülse (9; 109) aufweist, die mit ihrem ersten Ende (10) in Längsrichtung in den inneren Bereich (2; 102) eines Innenrohrs (3; 103) des Koaxialrohres (7; 107) beziehungsweise der Rohranordnung geschoben ist, und mit ihrem anderen, zweiten Ende (11) über das Ende des Koaxialrohres (7; 107) beziehungsweise der Rohranordnung hinausragt und in einem Anschlussstück (12; 112) aufgenommen ist oder über das Anschlussstück (12; 112) hinausragt, an welchem mindestens eine Ein- und/oder Ausleitung vorgesehen ist. Eine derartige Anschlussanordnung kann insbesondere für Wärmetauscher, vorzugsweise für Kraftfahrzeug-Klimaanlagen, verwendet werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Anschlussanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
  • Aus der EP 1 202 016 A2 ist ein Wärmetauscherrohr bekannt, das einen profilierten Zentralkanal und um diesen herum gruppierte Außenkanäle aufweist. Dieses Wärmetauscherrohr ist zum Aufbau von Gegenstromwärmetauschem geeignet, insbesondere für Kraftfahrzeug-Hochdruck-Klimaanlagen. Das Wärmetauscherrohr ist dazu auf entsprechende Länge abzuschneiden und mit entsprechenden Endstücken zu versehen, die jedoch relativ kompliziert ausgebildet sind und zu deren Anbringung das Wärmetauscherrohr spanabhebend bearbeitet werden muss. Hierbei ist insbesondere der Zentralkanal im Endbereich zu erweitern, um einen rohrförmigen Fortsatz eines Teils des Anschlussstückes in den Zentralkanal einzuführen.
  • Aus der DE 601 02 027 T2 ist ein Verfahren zum Bearbeiten eines Endabschnittes eines Duplexrohres bekannt, das ein Außenrohr, ein innerhalb des Außenrohres angeordnetes Innenrohr und eine Mehrzahl von Verbindungsrippen aufweist, die jeweils zum Verbinden des Außenrohres und des Innenrohres dienen. Dabei wird, um das Außenrohr und die Verbindungsrippen zu schneiden, damit das Innenrohr über das Außenrohr vorspringt und freigelegt ist, das Duplexrohr eingespannt, die Verbindungsrippen des Endabschnitts entlang der axialen Richtung des Duplexrohres oder des Außenrohres und der Verbindungsrippen an einer vorbestimmten Position, um einen Schlitz in dem Außenrohr und den Verbindungsrippen zu bilden, geschnitten, das Außenrohr und die Verbindungsrippen an einer vorbestimmten Position, um in dem Außenrohr und den Verbindungsrippen einen Schlitz zu bilden, oder die Verbindungsrippen aus dem Endabschnitt entlang der axialen Richtung des Duplexrohres geschnitten, und das abgeschnittene Außenrohr und die Verbindungsrippen entfernt, um einen Teil des Innenrohres freizulegen. Dieses Verfahren ist jedoch relativ aufwändig. Femer werden die verbleibenden Außenkanäle in Folge des spanabhebenden Verfahrens mit Spänen verschmutzt oder durch anhaftende Späne verschlossen, so dass nach der Bearbeitung eine Reinigung erfolgen muss.
  • Ein Beispiel einer Verwendung eines zweiteiligen Koaxialrohrsystems, bestehend aus einem Außenrohr und einem in das Außenrohr eingeschobenen Innenrohr, für eine Klimaanlage, insbesondere eine Kraftfahrzeug-Klimaanlage, ist aus der DE 199 44 951 A1 bekannt. Durch entsprechendes Ablängen von Innen- und Außenrohr lassen sich die Probleme einstückiger Koaxialrohre in Hinblick auf das Ablängen von Innen- und Außenrohr mit unterschiedlichen Längen vermeiden, jedoch sind zusammengesetzte Rohre nicht für alle Anwendungsfälle geeignet.
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten Wärmetauscher in Koaxialrohr-, insbesondere in Duplexrohrbauweise, zur Verfügung zu stellen. Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Wärmetauscher mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Erfindungsgemäß ist eine Anschlussanordnung mit mindestens einem Koaxialrohr oder einer Rohranordnung, bestehend aus mindestens zwei ineinander angeordneten Rohren, die auf gleicher Höhe enden, und mindestens einem an einem Ende desselben angebrachten Anschlussbauteil für die getrennte Ein- und/oder Ausleitung mindestens zweier Medien vorgesehen, wobei das Anschlussbauteil derart ausgebildet ist, dass es mindestens eine Hülse aufweist, die mit ihrem ersten Ende in Längsrichtung in den inneren Bereich eines Innenrohrs des Koaxialrohres oder der Rohranordnung geschoben ist, wofür die Hülse bevorzugt dem inneren Bereich entsprechende Außenabmessungen aufweist, wodurch der Innenquerschnitt des inneren Bereichs verringert wird, und mit ihrem anderen, zweiten Ende über das Ende des Koaxialrohres oder der Rohranordnung hinausragt und in einem Anschlussstück aufgenommen ist oder über das Anschlussstück hinausragt, an welchem mindestens eine Ein- und/oder Ausleitung vorgesehen ist.
  • Der Begriff "Rohr" ist im Folgenden sehr weit auszulegen und bezieht sich nicht nur auf runde Querschnitte, sondern insbesondere auch ovale, abgerundet rechteckförmige oder auch beliebige andere Querschnitte. Bei der Rohranordnung kann es sich auch um zwei ineinander angeordnete, auf Seite der Anschlussanordnung auf gleicher Höhe endende Rohre handeln, die keine direkten Verbindungen aufweisen. Hierbei können jedoch auch positionierende Elemente für das Innenrohr im Außenrohr vorgesehen sein, wie beispielsweise am Außen- und/oder Innenrohr vorgesehene, radial nach innen beziehungsweise außen vorstehende Rippen, um gegebenenfalls eine koaxiale Anordnung sicherzustellen. Die Anordnung des Innenrohres oder des inneren Bereichs im Außenrohr ist vorzugsweise koaxial, muss es jedoch nicht sein, so dass auch außermittige Anordnungen möglich sind. Ebenso können auch mehrere Innenrohre vorgesehen sein, die mittels mehrerer Hülsen angeschlossen werden.
  • Eine erfindungsgemäße Anschlussanordnung kann insbesondere für Wärmetauscher, vorzugsweise für Kraftfahrzeug-Klimaanlagen, verwendet werden. Auf Grund der hohen Drücke, wie sie bspw. bei einer Verwendung in einer Kraftfahrzeug-Hochdruck-Klimaanlage (z.B. wenn CO2 als Kältemittel verwendet wird) auftreten, sind an die Anschlüsse für die Ein- und Ausleitung der Medien in oder aus dem Innen- beziehungsweise dem Außenrohr, hohe Ansprüche zu stellen, die durch einen derart ausgebildeten Anschluss für ein Koaxialrohr erfüllt werden. Durch das Einführen einer Hülse in den unveränderten, d.h. insbesondere nicht spanabhebend bearbeiteten, Innendurchmesser des Innenrohres können die bei den üblichen gestuften Ablängungen des Koaxialrohres auftretenden Probleme mit Spänen o.ä. verringert oder ganz beseitigt werden. Die Durchmesserverringerung im inneren Bereich bewirkt zwar in Folge der Drosselung einen geringen Druckanstieg im Hochdruckbereich, dieser ist jedoch vemachlässigbar. Das Verbinden der einzelnen Bauteile kann in einem Arbeitsgang mittels Löten erfolgen, insbesondere bei Verwendung einer lotplattierten Hülse. Zusätzlich kann auch bei Verwendung einer lotplattierten Hülse ein oder mehrere zusätzliche Lotringe verwendet werden. Bei Verwendung einer unplattierten Hülse können ensprechend ein, zwei bzw. insbesondere drei Lotringe verwendet werden.
  • Das Anschlussstück ist vorzugsweise auf das Koaxialrohr oder das äußere Rohr der Rohranordnung bis zum Ende einer Innendurchmessererweiterung des Anschlussstücks, die einen Anschlag bildet, aufgeschoben. Dies ermöglicht ein einfaches Zusammenbauen. Die Fixierung erfolgt vorzugsweise mittels Löten, wofür das Anschlussstück und/oder das Koaxialrohr oder die Rohre der Rohranordnung, insbesondere der Endbereich des- Beziehungsweise derselben, lotplattiert sein kann.
  • Bevorzugt ist mindestens eine Ein- und/oder Ausleitung für mindestens eines der Medien in radialer Richtung bezüglich der Längsachse des Koaxialrohres oder der Rohranordnung angeordnet. Sind beide Ein- bzw. Ausleitungen eines Anschlussbauteils in radialer Richtung bezüglich der Längsachse des Koaxialrohres oder der Rohranordnung angeordnet, so verlaufen die Längsachsen der Ein- und/oder Ausleitungen bevorzugt parallel zueinander. Es kann sich jedoch auch als sinnvoll erweisen, wenn die Ein- und Ausleitungen einen Winkel miteinander einschließen, wie insbesondere einen Winkel von 45°, 90°, 135° oder 180°.
  • Die Ein- und/oder Ausleitung für das im inneren Bereich strömende Medium kann auch in Verlängerung der Längsachse des Koaxialrohres oder der Rohranordnung angeordnet sein. Insbesondere in diesem Fall erfolgt die Ein- bzw. Ausleitungen des Mediums, das im äußeren Bereich strömt, exzentrisch, d.h. die Längsachse der Ein- bzw. Ausleitung schneidet die Längsachse des Koaxialrohres oder des Innenrohres der Rohranordnung nicht. Insbesondere durch das versetzte Einleiten des Mediums bewirkt ein Vorbeiführen der Hauptströmung an der Durchleitung für den inneren Bereich eine verbesserte Beaufschlagung des äußeren Bereichs, insbesondere in einem Fall, in dem einzelne äußere, durch Rippen voneinander getrennte Bereiche (Niederdruckkanäle) vorgesehen sind, so dass die Leistung eines so ausgebildeten Wärmetauschers verbessert werden kann.
  • Auch ist insbesondere in diesem Zusammenhang an eine windschiefe Anordnung der entsprechenden Ein- und/oder Ausleitung des im inneren und/oder äußeren Bereich strömenden Mediums im Verhältnis zur Längsachse des Koaxialrohres bzw. der Rohranordnung zu denken. Insbesondere ist es denkbar, dass beispielsweise die Ein-/Ausleitung des äußeren Mediums in einer senkrecht zur Rohrlängsachse verlaufenden Ebene liegt, die Ein-/Austeitung jedoch an dem inneren Rohr der Rohranordnung "vorbeiläuft". Auch können sich bestimmte Winkel der Ein-/Ausleitung im Verhältnis zu dieser senkrecht zur Rohrlängsrichtung stehenden Ebene als vorteilhaft erweisen, wie insbesondere 30°, 45° und 60°, wobei auch die zwischenliegenden Intervalle (einschließlich der senkrechten als auch parallelen Lage zur Ebene als Intervallgrenzen) sich als vorteilhaft erweisen können.
  • Der Innendurchmesser der Hülse, die in den inneren Bereich eingeschoben ist, ist bevorzugt kleiner als der Innendurchmesser des Innenrohres, also des inneren Bereichs, wobei bevorzugt der Außendurchmesser der Hülse dem Innendurchmesser des inneren Bereichs im Wesentlichen entspricht, so dass ein Einstecken, vorzugsweise ein Einpressen, desselben in die nicht spanend bearbeitete Öffnung des inneren Bereichs möglich ist, wobei jedoch ein Entgraten und/oder Anfasen/Abrunden der Öffnung vorgesehen sein kann. Entsprechendes gilt auch für andere, nicht kreisförmige Querschnitte des inneren Bereichs und der Hülse.
  • Die Einstecktiefe der Hülse in den inneren Bereich entspricht vorzugsweise ein bis dreimal, insbesondere 1,5- bis 2,5-mal und insbesondere bevorzugt zweimal +/- 10%, dem Durchmesser des inneren Bereichs. Eine derartige Einstecktiefe ermöglicht eine fluiddichte und drucksichere Lotverbindung der beiden Teile. Eine entsprechende Einstecktiefe ist vorzugsweise auch auf der anderen Seite der Hülse vorgesehen. Dabei entsprechen sich die beiden Einstecktiefen vorzugsweise. Bevorzugt entspricht die Einstecktiefe der Hülse in den inneren Bereich der Einstecktiefe der Hülse in das Anschlussstück des Anschlussbauteils +/- 50%, insbesondere +/- 10%. Liegt ein nicht kreisförmiger Querschnitt seitens des inneren Bereichs und der Hülse vor, so tritt an Stelle der Durchmesserangaben der entsprechende hydraulisch gleichwirkende Durchmesser.
  • Vorzugsweise können Anschlussstück, Hülse und Koaxialrohr (Innenrohr und/oder Außenrohr) miteinander verlötet werden. Auch ist es möglich, dass nur einzelne Teile, beispielsweise die das Anschlussbauteil bildenden Bauteile, also bevorzugt eine Hülse und ein Anschlussstück, ebenfalls bevorzugt miteinander verlötet sind. Hierfür sind bevorzugt Lotplattierungen vorgesehen, um die Montage und das Verlöten, das bevorzugt in einem einzigen Arbeitsgang mit dem Verlöten des Bauteils erfolgt, von dem die Anschlussanordnung ein Teil ist, zu vereinfachen und dadurch die Herstellungskosten zu senken. Ebenso können - auch zusätzlich zu einer Lotplattierung - Lotringe verwendet werden, die beim Zusammenbau der Einzelteile zusätzlich in den entsprechenden Verbindungsbereichen vorzusehen sind. Dadurch ist es insbesondere möglich, vorab eine Baugruppe herzustellen, die auch als solche beispielsweise als Zulieferbauteil eigenständig verwendbar ist.
  • Ebenso kann es sich als vorteilhaft erweisen, wenn Anschlussstück, Hülse und Koaxialrohr (Innenrohr und/oder Außenrohr) miteinander verklebt werden. Auch ist es möglich, dass nur einzelne Teile, beispielsweise die das Anschlussbauteil bildenden Bauteile, also bevorzugt eine Hülse und ein Anschlussstück, ebenfalls bevorzugt miteinander verklebt sind. Eine solches kleben kann auch zusätzlich zu einem Verlöten durchgeführt werden. In einem solchen Falle kann das Kleben zur festeren Verbindung oder zum Herstellen einer Vofixierung dienen. Auch hier ist es insbesondere möglich, vorab eine Baugruppe herzustellen, die auch als solche beispielsweise als Zulieferbauteil eigenständig verwendbar ist.
  • Eine derartige Anschlussanordnung bzw. ein derartiger Wärmetauscher wird bevorzugt für eine Hochdruck-Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs verwendet, jedoch sind auch andere Anwendungen möglich.
  • Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand zweier Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung im Einzelnen erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    einen Schnitt durch eine Anschlussanordnung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, und
    Fig. 2
    einen Schnitt durch eine Anschlussanordnung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel.
  • Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist ein Wärmetauscher 1, von dem nur ein kleiner Ausschnitt in Fig. 1 dargestellt ist, vorgesehen, welcher dem Wärmeaustausch von einem ersten Medium und einem zweiten Medium dient. Hierbei strömt das erste Medium durch den inneren Bereich 2 eines Innenrohres 3 und das zweite Medium durch den äußeren Bereich 4 welcher zwischen einem Außenrohr 5 und dem Innenrohr 3 gebildet ist. Hierbei sind Innenrohr 3 und Außenrohr 5 samt dazwischen in radialer Richtung in Längsrichtung durchgehend verlaufender Rippen 6 einstückig als Koaxialrohr 7 aus einer Aluminiumlegierung extrudiert.
  • Um das kühlende und das zu kühlende Medium in das Koaxialrohr 7 einzuleiten, sind an beiden Enden des Koaxialrohres 7 Anschlussbauteile 8 vorgesehen, wobei nur eines derselben in Fig. 1 dargestellt ist, über welche die Medien, welche durch den inneren Bereich 2 bzw. den äußeren Bereich 4 vorliegend im Gegenstrombetrieb strömen, getrennt voneinander zu- bzw. abgeleitet werden.
  • Das Anschlussbauteil 8 besteht aus einer Hülse 9, die koaxial zum Koaxialrohr 7 angeordnet ist, wobei ihr eines, erstes Ende 10 in das Innenrohr 3 ragt. Der Außendurchmesser der Hülse 9 entspricht dem Innendurchmesser D des Innenrohres 3. Das andere, zweite Ende 11 der Hülse 9 ragt in ein Anschlussstück 12, welches das zweite Teil des Anschlussbauteils 8 bildet. Die Hülse 9 hat einen Innendurchmesser d, der kleiner als der Innendurchmesser D des Innenrohres 3 ist. Die Einstecktiefen der beiden Enden 10 und 11 der Hülse 9 entsprechen vorliegend dem doppelten Innendurchmesser D des Innenrohres 3 und somit auch dem doppelten Außendurchmesser der Hülse 9.
  • Das Anschlussstück 12 weist eine erste Bohrung 13 auf, deren Durchmesser dem Außendurchmesser der Hülse 9 und somit auch dem Innendurchmesser D des Innenrohres 3 entspricht und in welche das zweite Ende 11 der Hülse 9 ragt. Die erste Bohrung 13 endet am inneren Ende einer ersten Anschlussbohrung 14, durch welche das vom Innenrohr 3 kommende Medium abgeführt werden kann. Die zweite Bohrung 15, die einen deutlich größeren Durchmesser als die erste Bohrung 13 aufweist, der jedoch etwas kleiner als der Außendurchmesser des Außenrohres 5 ist, endet am inneren Ende einer zweiten Anschlussbohrung 16, durch welche das dem Außenrohr 5 zuzuführende Medium zugeführt werden kann. Die Anschlussbohrungen 14 und 16 sind auf an sich bekannte Weise ausgebildet und dienen der Aufnahme der Enden von Anschlussleitungen. Die Anschlussbohrungen 14 und 16 sind vorliegend seitlich am Anschlussstück 12 angeordnet, wobei deren Längsachsen in radialer Richtung zur Längsachse des Koaxialrohres 7 und parallel zueinander verlaufend angeordnet sind. Das Anschlussstück 12 weist auf Seite des Koaxialrohres 7 einen Innendurchmessererweiterung 17 auf, deren inneres Ende als Anschlag für das Ende des Koaxialrohres 7 beim Aufschieben des Anschlussbauteils 8 auf das Koaxialrohr 7 dient. Vorliegend ist die Einstecktiefe des Koaxialrohres 7 in das Anschlussstück 12 etwa halb so groß wie die Einstecktiefe der Hülse 9 in das Innenrohr 3 bzw die Einstecktiefe der Hülse 9 in die erste Bohrung 13, die einander entsprechen.
  • In Fig. 1 sind in den Verbindungsbereichen zwischen Koaxialrohr 7, Hülse 9 bzw. Anschlussstück 12 noch ein äußerer Lotring 18 bzw. innere Lotringe 19 zu erkennen. Insbesondere wenn unplattierte Oberflächen verwendet werden, ist es sinnvoll sämtliche drei Lotringe 18, 19 vorzusehen, um dichte Verbindungen auszubilden. Die Lotringe werden zunächst aufgesteckt und anschließend aufgeschmolzen. Das Lot bewirkt dann eine fluiddichte Verbindung zwischen den jeweiligen Komponenten. Dabei ist es möglich zur Verbesserung des Lotflusses insbesondere in Achsrichtung verlaufende Riefen auf den Bauteilen (insbesondere im Verbindungsbereich) vorzusehen.
  • Wenn einzelne oder alle Bauteile lotplattiert sind, können je nach Anwendungsfall auch nur ein oder zwei Lotringe 18, 19 vorgesehen werden. Ggf. ist auch kein Lotring 18, 19 erforderlich.
  • Selbstverständlich kann zur Ausbildung fluiddichter Verbindungen - ggf. auch zusätzlich zu Lotringen und/oder Lotplattierungen - auch Klebstoff, vorzugsweise ein hochtemperaturbeständiger Klebstoff, verwendet werden.
  • Am einstückig extrudierten Koaxialrohr 7 liegt am Innenrohr 3 (Hochdruckseite) ein höherer Druck an als am Außenrohr 5 (Niederdruckseite). Der Betriebsdruck auf Niederdruckseite beträgt gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ca. 130 bar, der entsprechende Berstdruck 264 bar, und der Betriebsdruck auf Hochdruckseite beträgt ca. 160 bar, der entsprechende Berstdruck 352 bar. Die genannten Druckwerte beziehen sich insbesondere auf die Verwendung von CO2 (R744) als Kältemittel.
  • Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf Fig. 2 das zweite Ausführungsbeispiel näher erläutert. Hierbei sind gleiche oder gleichwirkende Elemente mit um 100 höheren Bezugszeichen als beim ersten Ausführungsbeispiel bezeichnet.
  • Das Koaxialrohr 107 weist den gleichen Aufbau wie das Koaxialrohr 7 des ersten Ausführungsbeispiels auf, also ein in einem Außenrohr 105 angeordnetes Innenrohr 103, wobei zwischen Außen- und Innenrohr 105, 103 Rippen 106 angeordnet sind, und endet entsprechend demselben stufenlos, ist also gerade abgelängt. Hierbei ist, um die Anschlüsse für den Wärmetauscher 101 zur Verfügung zu stellen, an jedem Ende des Koaxialrohres 107 ein Anschlussbauteil 108 angebracht, wofür - entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel - eine Hülse 109, die neben einem Anschlussstück 112 Teil des Anschlussbauteils 108 ist, in das Innenrohr 103 eingeführt und mit demselben dicht verlötet, und das Anschlussbauteil 108 bis zu einem durch eine Innendurchmessererweiterung 117 gebildeten Anschlag auf das Ende des Koaxialrohres 107 aufgeschoben und mit dem selben verlötet ist. Die Abmessungen des Anschlussstücks 112 sind so ausgelegt, dass die Innenfläche des Außenrohres 105 durch das Anschlussstück 112 etwa verlängert wird.
  • Die Einstecktiefe der Hülse 109 in das Koaxialrohr 107 beträgt wiederum den doppelten Innendurchmesser D des Innenrohres 103 und somit auch dem doppelten Außendurchmesser der Hülse 109. Die Einstecktiefe des Koaxialrohres 107 in das Anschlussbauteil 108 entspricht vorliegend etwa dem Innendurchmesser D des Innenrohres 103.
  • Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel erfolgt der Anschluss für das Innenrohr 103 (innerer Bereich 102) in Längsrichtung, so dass die Hülse 109 nicht im Anschlussstück 112 endet, sondern auf der dem Koaxialrohr 107 gegenüberliegenden Seite wieder durch eine (erste) Bohrung 113 durchgeführt ist und direkt als Anschluss oder als Teil der Anschlussleitung dienen kann.
  • Der Anschluss (Anschlussbohrung 116) für den äußeren Bereich 104 ist seitlich am Anschlussstück 112 vorgesehen, wobei die Längsachse der entsprechenden Anschlussbohrung 116 die Längsachse des Koaxialrohres 107 nicht schneidet (siehe Fig. 2) - im Gegensatz zur Ausgestaltung des zuvor beschriebenen, ersten Ausführungsbeispiels.
  • Auch im Falle des in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiels können die in Bezug auf Fig. 1 näher beschriebenen Verbindungstechniken (Lotringe, Lotplattierung bzw. Klebstoff) vorteilhaft verwendet werden. Insbesondere ist es beim vorliegenden Ausführungsbeispiel möglich, dass eine Baugruppe aus Anschlussstück 112 und Hülse 109 als vormontierte Einheit genutzt wird.
  • Gemäß einer Variante des ersten Ausführungsbeispiels, die nicht in der Zeichnung dargestellt ist, kann - entsprechend dem zweiten Ausführungsbeispiel - zumindest die zweite Anschlussbohrung für den äußeren Bereich des Koaxialrohres seitlich versetzt ausgebildet sein, so dass sich die Längsachsen von Anschlussbohrung und Koaxialrohr nicht schneiden.

Claims (16)

  1. Anschlussanordnung mit mindestens einem Koaxialrohr (7; 107) oder einer Rohranordnung, bestehend aus mindestens zwei ineinander angeordneten Rohren, die auf gleicher Höhe enden, und mindestens einem an einem Ende des- beziehungsweise derselben angebrachten Anschlussbauteil (8; 108) für die getrennte Ein- und/oder Ausleitung mindestens zweier Medien, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlussbauteil (8; 108) derart ausgebildet ist, dass es mindestens eine Hülse (9; 109) aufweist, die mit ihrem ersten Ende (10) in Längsrichtung in den inneren Bereich (2; 102) eines Innenrohrs (3; 103) des Koaxialrohres (7; 107) oder der Rohranordnung geschoben ist, und mit ihrem anderen, zweiten Ende (11) über das Ende des Koaxialrohres (7; 107) oder der Rohranordnung hinausragt und in einem Anschlussstück (12; 112) aufgenommen ist oder über das Anschlussstück (12; 112) hinausragt, an welchem mindestens eine Ein- und/oder Ausleitung vorgesehen ist.
  2. Anschlussanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (9; 109) den Innendurchmesser des inneren Bereichs (2; 102) des Innenrohrs (3; 103) verringert.
  3. Anschlussanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlussstück (12; 112) auf das Koaxialrohr (7; 107) oder das Außenrohr der Rohranordnung bis zum Ende einer Innendurchmessererweiterung (17; 117) des Anschlussstücks (12; 112) aufgeschoben ist.
  4. Anschlussanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Ein- und/oder Ausleitungen für mindestens eines der Medien in radialer Richtung bezüglich der Längsachse des Koaxialrohres (7; 107) oder der Rohranordnung angeordnet ist.
  5. Anschlussanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ein- und/oder Ausleitung für das im Innenrohr (103) strömende Medium in Verlängerung der Längsachse der Hülse (109) angeordnet ist.
  6. Anschlussanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Anschlussbauteil (8) zwei Ein- bzw. Ausleitungen vorgesehen sind, die parallel zueinander angeordnet sind.
  7. Anschlussanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsachse mindestens einer der Ein- bzw. Ausleitungen windschief zur Längsachse des Koaxialrohres (107) ist.
  8. Anschlussanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Versatz der Längsachsen mindestens dem Hülsenradius entspricht.
  9. Anschlussanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendurchmesser (d) der Hülse (9; 109) kleiner als der Innendurchmesser (D) des Innenrohres (3; 103) ist.
  10. Anschlussanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstecktiefe der Hülse (9; 109) in den inneren Bereich (2; 102) ein bis dreimal, insbesondere zweimal +/-10%, dem Durchmesser (D) des inneren Bereichs (2; 102) entspricht.
  11. Anschlussanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstecktiefe der Hülse (9) in das Anschlussstück (12) des Anschlussbauteils (8) ein bis dreimal, insbesondere zweimal +/-10%, dem Durchmesser (D) des inneren Bereichs (2) entspricht.
  12. Anschlussanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstecktiefe der Hülse (9) in den inneren Bereich (2) der Einstecktiefe der Hülse (9) in das Anschlussstück (12) des Anschlussbauteils (8) +/- 50%, insbesondere +/- 10%, entspricht.
  13. Anschlussanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Anschlussstück (12; 112) und/oder Hülse (9, 109) und/oder Koaxialrohr (7; 107) miteinander verlötet sind.
  14. Anschlussanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Anschlussstück (12; 112) und/oder Hülse (9, 109) und/oder Koaxialrohr (7; 107) miteinander verklebt sind
  15. Wärmetauscher in Koaxialrohrbauweise, gekennzeichnet durch mindestens eine Anschlussanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14.
  16. Klimaanlage, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, gekennzeichnet durch mindestens eine Anschlussanordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14.
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