EP1804989A1 - Verfahren zur herstellung eines wärmeübertragers - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines wärmeübertragers

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EP1804989A1
EP1804989A1 EP05795075A EP05795075A EP1804989A1 EP 1804989 A1 EP1804989 A1 EP 1804989A1 EP 05795075 A EP05795075 A EP 05795075A EP 05795075 A EP05795075 A EP 05795075A EP 1804989 A1 EP1804989 A1 EP 1804989A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heat exchanger
pipes
assembly
connection
solder
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Withdrawn
Application number
EP05795075A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Michael Kranich
Klaus KÜBLER
Karl-Heinz Staffa
Christoph Walter
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
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 EP1804989A1 publication Critical patent/EP1804989A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • 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
    • F28F9/026—Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits
    • F28F9/0278—Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits in the form of stacked distribution plates or perforated plates arranged over end plates
    • 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
    • F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/02—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
    • F28D1/04—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits
    • F28D1/047—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being bent, e.g. in a serpentine or zig-zag
    • F28D1/0475—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being bent, e.g. in a serpentine or zig-zag the conduits having a single U-bend
    • F28D1/0476—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being bent, e.g. in a serpentine or zig-zag the conduits having a single U-bend the conduits having a non-circular cross-section
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    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
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    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
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    • F28F9/0219—Arrangements for sealing end plates into casing or header box; Header box sub-elements
    • F28F9/0221—Header boxes or end plates formed by stacked elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • 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
    • F28F9/0246—Arrangements for connecting header boxes with flow lines
    • 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
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    • F25B39/00—Evaporators; Condensers
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    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/4935—Heat exchanger or boiler making

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a heat exchanger, in particular for ventilation, heating or air conditioning systems in a motor vehicle, which is operable at high internal pressures, according to the preamble of claim 1.
  • connection pipes to be connected to the collector are usually positioned only after the heat exchanger has been soldered and, where appropriate, by means of bonding. soldered, welded or fastened, for example, with the help of Lokringen. This is particularly difficult for heat exchangers with small depths, ie of 40 mm and smaller, and the associated cramped spatial conditions. Furthermore, the heat exchanger surface can be impaired.
  • the object of the invention is to provide a heat exchanger which is improved in particular with regard to the production process.
  • This object is achieved by a method for producing a heat exchanger with the features of claim 1.
  • Advantageous embodiments are the subject of Unteransprü ⁇ che.
  • an assembly consisting of the two the refrigerant inlet or outlet connecting pipes and at least the devis ⁇ most plate of the heat exchanger, in which belonging to the connection pipes openings, wherein at least one opening each connecting pipe is provided, are provided, positioned and mechanically preassembled, and soldered after assembly with the other parts of the heat exchanger to be soldered in a single joint operation.
  • the heat exchanger tubes which are in particular flat tubes, and corrugated ribs are conventionally encapsulated before soldering, the positioned and prefixed assembly is attached, and all components are soldered in one operation, so that the previously usual additional operations for subsequent soldering of the connection pipes to the collector etc. omitted.
  • the term "plate” is to be construed broadly and is intended to include similar embodiments, according to which the collector is not necessarily formed by flat plates, so that the same may well be formed substantially in one piece and by a hollow profile.
  • the heat exchanger is preferably designed for operating pressures of 90 bar, preferably at least 50 bar, so that R744, ie CO 2 , can be used as the refrigerant.
  • the connecting pipes are preferably positioned and preassembled during pre-assembly at least on the outermost plate by means of one or more clamps.
  • This clip connection for prefixing is particularly suitable for heat exchangers with a low overall depth, since the forces acting on the brackets compared to the forces acting on the brackets in heat exchangers of great depth are relatively low.
  • the clip hin ⁇ preferably engages all the collector forming plates.
  • connection pipes are alternatively or additionally attached during pre-assembly by means of pins.
  • These pins are here inserted in openings provided in the plate or plates and openings provided in the connecting tubes.
  • the pins are preferably solder-plated, so that the pins are soldered in the openings during the soldering process, whereby the gaps between the pins and inner lateral surfaces of the openings are sealed, so that no leakage is possible.
  • the connecting pipes are alternatively or additionally mounted during pre-assembly on outwardly projecting passages, to which openings of the connecting pipes are placed.
  • the passages preferably remain open and serve as a refrigerant supply or discharge.
  • At least one passage is provided per connecting tube, preferably two or more passages are provided per connecting tube.
  • the connecting pipes are used alternatively or additionally in the pre-assembly with the help of solder joints between the connecting pipes and the outermost
  • Prefixed plate These may be solder joints that have a - A - have significantly lower melting temperature, as the final Löt ⁇ connections.
  • the solder joints for the prefixing are preferably formed spatially limited.
  • connection pipes are alternatively or additionally pre-fixed in the pre-assembly with the help of at least one side part, which projects beyond the Anschluß ⁇ pipes, and in each connection pipe a passage is formed through which the corresponding connection pipe inserted and with the aid of which it is prefixed.
  • the outermost plate may have protruding tabs on which the connecting tubes are prefixed, in particular by means of stapling.
  • At least the outermost plate in the area of the installation of the connection pipes or the connection pipes in the area of the system are solder-plated to the outermost plate, whereby additional operations can be eliminated.
  • FIG. 1 shows a schematically illustrated section through the upper region of a heat exchanger according to the first exemplary embodiment
  • FIG. 2 shows a schematically represented section through the upper region of a heat exchanger according to the second exemplary embodiment
  • FIG. 3 shows a schematically illustrated section through the upper region of a heat exchanger according to the third embodiment
  • Fig. 4 is a schematically illustrated section through the upper
  • FIG. 5 shows a schematically illustrated section through the upper region of a heat exchanger according to the fifth exemplary embodiment
  • Fig. 6 is a schematic plan view of the top plate without
  • FIG. 7 shows a schematic plan view to illustrate a first embodiment with respect to the tube arrangement on the heat exchanger
  • Fig. 8 is a schematic, partially illustrated plan view for Ver ⁇ clarification of a second embodiment with respect to the connection pipe arrangement on the heat exchanger.
  • DE 102 60 107 A1 discloses the disclosure content of DE 102 60 107 A1, in particular also with regard to the general structure of a heat exchanger, of the usable materials described herein, such as, for example, aluminum, aluminum alloys, the usable refrigerant, such as Carbon dioxide, R 134a, nitrogen, oxygen, air, Kohlen ⁇ hydrogens, and the dimensions of the heat exchanger described, expressly included.
  • a designed for operating pressures of 60 bar heat exchanger 1 a motor vehicle air conditioning system, which is not shown in detail, by a plurality of a collector 2 forming plates 3, in the present U-shaped ge bent flat tubes (not shown), in a known manner between the different chambers of the collector 2 are arranged, and between the flat tubes arranged corrugated ribs (not shown) formed.
  • FIGS. 7 and 8 two different embodiments of the connecting tubes 4 are shown, namely once with a parallel flow direction (FIG. 7) and once with an opposite flow direction (FIG ) of the refrigerant (indicated by arrows), plate-shaped side parts 5 are arranged, which are relevant only in the case of the fifth embodiment described later with reference to FIG. 5 fifth embodiment for the connection pipe side region of the heat exchanger.
  • the side parts only reach a maximum of the end of the collector 2, so that they are not visible in the detail shown in FIGS. 1 to 5.
  • the two connecting tubes 4 are positioned and prefixed on the plates 3 forming the collector 2 by means of a plurality of clamps 10, whereby an assembly consisting of the connecting tubes 4 and the plates 3 is formed.
  • This assembly, together with the clamps 10, is mounted on the remaining parts of the heat exchanger assembly, ie in particular on the flat tubes and corrugated ribs, and is prefixed. Subsequently, the parts of the assembly are soldered to each other and with the other parts of the heat exchanger 1 in one operation.
  • the clamp 10 has a shape adapted to the nominal position of the connection pipes 4.
  • the clamp 10 engages behind the bottom of the plates 2 forming the collector 2 and braces the two connecting pipes 4, which automatically align themselves in the U-shaped depressions, against the outermost of the plates 2 forming the collector 2, so that they can not move in conjunction with the shape of the clip 10.
  • both the connecting pipes 4 and the plates 3 are soldered, so that the solder melts in the soldering furnace and the parts mentioned, as well as the remaining parts of the heat exchanger 1 are firmly connected to each other in a single operation and a relatively large-area connection between the Connecting pipes 4 and the outermost plate 3 is ensured.
  • the pin connection also makes it possible to position the individual plates 3. Due to the predetermined fit between the pin 20 and the bores, it is possible to position the connecting tubes 4 exactly on the outermost plate 3 In addition, a sufficient pre-fixing of the Anschlußroh ⁇ re 4 at the outermost plate 3 and the plates 3 with each other, so that no additional measures to secure the assembly erforder ⁇ Lich.
  • the self-locking of the passages 30 in the openings is sufficient for the pre-assembly, in order to ensure a sufficient pre-fixing of the connection tubes 4 on the outermost plate 3, so that additional fuses can be dispensed with for cohesion of the assembly, which however does not preclude this in that additional fuses, such as, for example, clamps, are possible.
  • the outermost plate 3 is solder-plated, with the solder plating in the present case taking place before the passages 30 are produced.
  • a solder plating can be done after making the passages 30.
  • the openings may be solder-plated in order to ensure a secure fixing of the connection pipes 4 to the outermost plate 3 after passing through the soldering furnace.
  • solder joints 40 in meniscus-like shape distributed along the entire length of the connection pipes 4 in the region of the plates 3 are provided.
  • This can also be, for example, provisional cold solder joints, the closing connection takes place during the heat-soldering process in the soldering furnace.
  • the shape of the solder joints 40 does not necessarily have to be round or nearly round, but any other shapes, for example also longitudinally extending solder joints, are possible. These solder joints 40 can also be used in conjunction with one or more other types of connection.
  • solder joints 40 As an alternative to the individual solder joints 40 according to the fourth embodiment, it is also possible to provide a continuous solder seam, for example over the entire length of the connection pipes in the region of the panels.
  • connection tubes 4 are guided through the corresponding feedthrough 50, so that due to the bore diameter there is an essentially positive positioning and prefixing of the connection tubes 4.
  • an exact positioning of the connection pipes 4 takes place up to the corresponding heat exchanger end, which is the case with the other ones Types of connection is not possible or only with significant additional effort.
  • the modules are formed significantly larger than in the zu ⁇ before described embodiments.
  • These bushings 50 can also be combined with any other types of connection.
  • the outermost plate is formed with two protruding tabs 60 to which the connection tubes 4, in FIG. 6 only indicated, for example, can be attached, clamped or connected. Also in this case, an exact positioning of the connection pipes 4 to the corresponding heat exchanger end is possible.
  • the abovementioned exemplary embodiments can be combined with one another in any manner, so that an optimized positioning and pre-fixing of the assembly is possible.
  • the strength of the pre-fixing can be tailored to the needs. If e.g. If final assembly takes place in the immediate vicinity and immediately thereafter, for example, a lower securing of the assembly is required than if transport from one factory to another is required.
  • the representation of the section through the solder joints 40 according to FIG. 4 corresponds in all described exemplary embodiments to the finished solder joint between the connection pipes 4 and the outermost plate 3.
  • the solder of the solder-plated plate 3 collects into the wedge-like one as a result of the capillary forces Columns between the connecting pipes 4 and the outermost plate 3.
  • a solder plating may be provided on the connecting pipes 4.
  • solder-plated connecting tubes 4 are used, the soldering of a connecting flange can also take place in the same soldering process, which results in the production further simplified and in particular the production costs can be further reduced.
  • the embodiment of the heat exchanger is not limited to the previously described form with U-shaped flat tubes, but any other configurations are possible, such as, for example, a form with straight flat tubes, which open at the other end into a second collector.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Wärmeübertragers (1), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass eine Baugruppe bestehend aus den beiden das Kältemittel zu- oder ableitenden Anschlussrohren (4) und zumindest der obersten Platte (3) oder Fläche des Wärmeübertragers (1), in welcher die zu den Anschlussrohren (4) gehören­den Öffnungen vorgesehen sind, positioniert und mechanisch vormontiert, und nach dem Zusammensetzen mit den übrigen zu verlötenden Teilen des Wärmeübertragers (1) in einem gemeinsamen Arbeitsgang verlötet wird, sowie einen entsprechend hergestellten Wärmeübertrager (1).

Description

Verfahren zur Herstellung eines Wärmeübertragers
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Wärmeübertragers, insbesondere für Belüftungs-, Heizungs- oder Klimaanlagen in einem Kraft¬ fahrzeug, welcher bei hohen Innendrücken betreibbar ist, gemäß dem Ober¬ begriff des Anspruches 1.
Aus der DE 102 60 107 A1 ist ein Wärmeübertrager für eine Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs bekannt, in welchem als Kältemittel R134a oder auch R744 verwendet werden kann, wobei die einzelnen Bauteile derart fest Stoff-, kraft- und/oder formschlüssig miteinander verbunden sind, dass der Innen¬ raum der Bauteile auch bei hohen Drücken bis ca. 300 bar gas- und/oder flüssigkeitsdicht gegenüber einer Umgebung des Wärmeübertragers ist.
Üblicherweise erfolgt die Herstellung eines Wärmeübertragers, indem die einzelnen Teile, d.h. insbesondere Sammler, Flachrohre und dazwischen angeordnete Wellrippen zusammengesetzt und verlötet werden. Die mit dem Sammler zu verbindenden Anschlussrohre, durch welche das Kältemittel zu- oder abgeführt werden kann, werden üblicherweise erst nach erfolgtem Verlöten des Wärmeübertragers positioniert und gegebenenfalls mittels Ver- löten, Verschweißens oder beispielsweise mit Hilfe von Lokringen befestigt. Dies ist insbesondere bei Wärmeübertragern mit geringen Bautiefen, d.h. von 40 mm und kleiner, und den damit verbundenen beengten räumlichen Verhältnissen schwierig. Ferner kann die Wärmeübertrageroberfläche be- einträchtigt werden.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, ei¬ nen insbesondere in Hinblick auf den Produktionsablauf verbesserten Wär¬ meübertrager zur Verfügung zu stellen. Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Wärmeübertragers mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausführungen sind Gegenstand der Unteransprü¬ che.
Erfindungsgemäß wird zur Herstellung eines Wärmeübertragers, insbeson- dere für ein Kraftfahrzeug, eine Baugruppe bestehend aus den beiden das Kältemittel zu- oder ableitenden Anschlussrohren und zumindest der ober¬ sten Platte des Wärmeübertragers, in welcher die zu den Anschlussrohren gehörenden Öffnungen, wobei mindestens eine Öffnung je Anschlussrohr vorgesehen ist, vorgesehen sind, positioniert und mechanisch vormontiert, und nach dem Zusammensetzen mit den übrigen zu verlötenden Teilen des Wärmeübertragers in einem einzigen gemeinsamen Arbeitsgang verlötet. Dabei werden die Wärmeübertragerrohre, wobei es sich insbesondere Flach¬ rohre handelt, und Wellrippen vor dem Verlöten auf übliche Weise kasset- tiert, die positionierte und vorfixierte Baugruppe angebracht und alles in ei- nem Arbeitsgang gelötet, so dass die bisher üblichen zusätzlichen Arbeits¬ gänge zum nachträglichen Anlöten der Anschlussrohre an den Sammler etc. entfallen. Der Begriff „Platte" ist weit auszulegen und soll auch gleichwirken¬ de Ausgestaltungen beinhaltet, gemäß denen der Sammler nicht notwendi¬ gerweise durch eben Platten gebildet ist, so dass derselbe durchaus auch im Wesentlichen einteilig und durch ein Hohlprofil gebildet sein kann. Der Wärmeübertrager ist bevorzugt auf Betriebsdrücke von 90 bar, vorzugs¬ weise mindestens jedoch auf 50 bar ausgelegt, so dass als Kältemittel R744, also CO2, verwendet werden kann.
Die Anschlussrohre werden vorzugsweise bei der Vormontage zumindest an der äußersten Platte mit Hilfe einer oder mehrerer Klammern positioniert und vormontiert. Diese Klammerverbindung zur Vorfixierung ist insbesondere bei Wärmeübertragern mit geringer Bautiefe geeignet, da die hierbei wirkenden Kräfte auf die Klammern verglichen den auf die Klammern wirkenden Kräfte bei Wärmeübertragern großer Bautiefe relativ gering sind. Die Klammer hin¬ tergreift vorzugsweise alle den Sammler bildenden Platten.
Die Anschlussrohre werden alternativ oder zusätzlich bei der Vormontage mittels Stiften angebracht. Diese Stifte sind hierbei in in der oder den Platten vorgesehene Öffnungen und in in den Anschlussrohren vorgesehene Öff¬ nungen eingeführt. Dabei sind die Stifte bevorzugt lotplattiert, so dass ein Verlöten der Stifte in den Öffnungen beim Lötvorgang erfolgt, wodurch die Spalte zwischen den Stiften und Innenmantelflächen der Öffnungen abge¬ dichtet werden, so dass keine Leckage möglich ist.
Die Anschlussrohre werden alternativ oder zusätzlich bei der Vormontage an nach außen vorstehenden Durchzügen angebracht, auf welche Öffnungen der Anschlussrohre gesetzt werden. Hierbei reicht die Selbsthemmung für eine ausreichend sichere Verbindung aus. Die Durchzüge bleiben bevorzugt offen und dienen als Kältemittel-Zu- oder -Ableitung. Dabei ist je Anschluss¬ rohr mindestens ein Durchzug vorgesehen, bevorzugt sind je Anschlussrohr zwei oder mehr Durchzüge vorgesehen.
Die Anschlussrohre werden alternativ oder zusätzlich bei der Vormontage mit Hilfe von Lötstellen zwischen den Anschlussrohren und der äußersten
Platte vorfixiert. Hierbei kann es sich um Lötverbindungen handeln, die eine - A - deutlich geringere Schmelztemperatur aufweisen, als die endgültigen Löt¬ verbindungen. Die Lötstellen für die Vorfixierung sind bevorzugt räumlich begrenzt ausgebildet.
Die Anschlussrohre werden alternativ oder zusätzlich bei der Vormontage mit Hilfe mindestens eines Seitenteil vorfixiert, das bis über die Anschluss¬ rohre ragt, und in dem je Anschlussrohr eine Durchführung ausgebildet ist, durch welche das entsprechende Anschlussrohr gesteckt und mit dessen Hilfe es vorfixiert wird.
Zur Vorfixierung kann zudem oder alternativ die äußerste Platte überstehen¬ de Laschen aufweisen, an welchen die Anschlussrohre vorfixiert werden, insbesondere mittels Heften.
Vor der Vormontage werden zumindest die äußerste Platte im Bereich der Anlage der Anschlussrohre oder die Anschlussrohre im Bereich der Anlage an die äußerste Platte lotplattiert, wodurch zusätzliche Arbeitsgänge entfal¬ len können.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung im Einzelnen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen schematisch dargestellten Schnitt durch den oberen Bereich eines Wärmeübertragers gemäß dem ersten Ausfüh- rungsbeispiel,
Fig. 2 einen schematisch dargestellten Schnitt durch den oberen Bereich eines Wärmeübertragers gemäß dem zweiten Aus¬ führungsbeispiel, Fig. 3 einen schematisch dargestellten Schnitt durch den oberen Bereich eines Wärmeübertragers gemäß dem dritten Ausfüh¬ rungsbeispiel,
Fig. 4 einen schematisch dargestellten Schnitt durch den oberen
Bereich eines Wärmeübertragers gemäß dem vierten Aus¬ führungsbeispiel,
Fig. 5 einen schematisch dargestellten Schnitt durch den oberen Bereich eines Wärmeübertragers gemäß dem fünften Aus¬ führungsbeispiel,
Fig. 6 eine schematische Draufsicht auf die oberste Platte ohne
Anschlussrohre gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel,
Fig. 7 eine schematische Draufsicht zur Verdeutlichung einer er¬ sten Ausführungsform bezüglich der Rohranordnung am Wärmeübertrager, und
Fig. 8 eine schematische, teilweise dargestellte Draufsicht zur Ver¬ deutlichung einer zweiten Ausführungsform bezüglich der Anschlussrohranordnung am Wärmeübertrager.
Im Folgenden wird der Offenbarungsgehalt der DE 102 60 107 A1 , insbe- sondere auch in Hinblick auf den allgemeinen Aufbau eines Wärmeübertra¬ gers, der hierin beschriebenen, verwendbaren Materialien, wie beispielswei¬ se Aluminium, Aluminium-Legierungen, der verwendbaren Kältemittel, wie beispielsweise Kohlendioxid, R 134a, Stickstoff, Sauerstoff, Luft, Kohlen¬ wasserstoffe, und der beschriebenen Abmessungen des Wärmeübertragers, ausdrücklich mit einbezogen. Ein für Betriebsdrücke von 60 bar ausgelegter Wärmeübertrager 1 einer Kraftfahrzeug-Klimaanlage, die nicht näher dargestellt ist, wird durch eine Mehrzahl von einen Sammler 2 bildenden Platten 3, vorliegend U-förmig ge¬ bogenen Flachrohren (nicht dargestellt), die auf bekannte Weise zwischen den unterschiedlichen Kammern des Sammlers 2 angeordnet sind, und zwi¬ schen den Flachrohren angeordneten Wellrippen (nicht dargestellt) gebildet. Hierbei ist die soeben beschriebene Ausgestaltung gemäß den sechs im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen gleich. Vorliegend sind zum Schutz der äußersten Wellrippen seitlich, d.h. in Blickrichtung der Figu- ren 7 und 8, die zwei unterschiedliche Ausführungsformen der Anschlussroh¬ re 4 zeigen, nämlich einmal mit paralleler Strömungsrichtung (Fig. 7) und einmal mit entgegengesetzter Strömungsrichtung (Fig. 8) des Kältemittels (durch Pfeile angedeutet), plattenförmige Seitenteile 5 angeordnet, welche nur im Falle des an späterer Stelle unter Bezugnahme auf Fig. 5 beschrie- benen fünften Ausführungsbeispiels für den anschlussrohrseitigen Bereich des Wärmeübertragers 1 von Relevanz sind. Bei den anderen Ausführungs¬ beispielen reichen die Seitenteile nur maximal bis zum Ende des Sammlers 2, so dass sie im in den Figuren 1 bis 5 dargestellten Ausschnitt nicht sicht¬ bar sind.
Gemäß dem ersten, in Fig 1 dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt eine Positionierung und Vorfixierung der beiden Anschlussrohre 4 auf den den Sammler 2 bildenden Platten 3 mit Hilfe mehrerer Klammern 10, wodurch eine Baugruppe bestehend aus den Anschlussrohren 4 und den Platten 3 gebildet wird. Diese Baugruppe wird samt den Klammern 10 bei der Wärme¬ übertragermontage an den übrigen Teilen desselben, d.h insbesondere an den Flachrohren und Wellrippen, positioniert und vorfixiert. Anschließend werden die Teile der Baugruppe in einem Arbeitsgang untereinander und mit den anderen Teilen des Wärmeübertragers 1 verlötet. Die Klammer 10 weist, wie in Fig. 1 dargestellt, eine der Soll-Position der Anschlussrohre 4 angepasste Gestalt auf. Die Klammer 10 hintergreift zu¬ dem die unterste der den Sammler 2 bildenden Platten 3 und verspannt die beiden Anschlussrohre 4, die sich automatisch in den U-förmigen Vertiefun- gen ausrichten, gegen die äußerste der den Sammler 2 bildenden Platten 3, so dass sich diese auch in Verbindung mit der Gestalt der Klammer 10 nicht verschieben können.
Vorliegend sind sowohl die Anschlussrohre 4 als auch die Platten 3 lotplat- tiert, so dass das Lot im Lötofen schmilzt und die genannten Teile, wie auch die übrigen Teile des Wärmeübertragers 1 in einem einzigen Arbeitsgang fest miteinander verbunden werden und eine relativ großflächige Verbindung zwischen den Anschlussrohren 4 und der äußersten Platte 3 gewährleistet ist.
Gemäß dem zweiten, in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind je An¬ schlussrohr 4 fünf Stifte 20 vorgesehen, welche in Bohrungen gesteckt sind, die in den Platten 3 und den Anschlussrohren 4 vorgesehen sind. Diese Stiftverbindungen ermöglichen eine exakte Positionierung der Anschlussroh- re 4 auf der äußersten Platte 3. Zudem ermöglicht die Stiftverbindung auf Grund der in der Fig. 2 dargestellten Länge auch eine Positionierung der einzelnen Platten 3. Auf Grund der vorgegebenen Passung zwischen Stift 20 und Bohrungen ist zudem eine ausreichende Vorfixierung der Anschlussroh¬ re 4 an der äußersten Platte 3 und der Platten 3 untereinander gegeben, so dass keine zusätzlichen Maßnahmen zur Sicherung der Baugruppe erforder¬ lich sind. Prinzipiell ist jedoch eine zusätzliche Sicherung mit Hilfe von Klammern, wie zuvor beschrieben, möglich, wobei es sich um eine reine Transportsicherung, d.h. die Klammern werden vor dem Verlöten wieder entfernt, oder um eine zusätzliche Sicherung, die gegebenenfalls auch mit verlötet wird, handeln kann. Die Stifte 20 der Stiftverbindungen verbleiben im Wärmeübertrager. Vorlie¬ gend sind die Stifte 20, wie auch die Anschlussrohre 4 und die Platten 3 lot¬ plattiert, so dass keine zusätzlichen Maßnahmen zum Verlöten innerhalb der Baugruppe erforderlich sind.
Beim in Fig. 3 dargestellten dritten Ausführungsbeispiel sind in der äußer¬ sten Platte 3 je Anschlussrohr 4 fünf nach außen ragende Durchzüge 30 ausgebildet, auf welche radiale Öffnungen gesteckt sind, die an den An¬ schlussrohren 4 ausgebildet sind. Hierbei dienen die Durchzüge 30 und die Öffnungen in den Anschlussrohren 4 im fertig montierten und gelöteten Zu¬ stand die Ein- bzw. Auslässe des Sammlers 2, welcher durch die Platten 3 gebildet ist. Für die Vormontage genügt vorliegend die Selbsthemmung der Durchzüge 30 in den Öffnungen, um eine ausreichende Vorfixierung der An¬ schlussrohre 4 an der äußersten Platte 3 zu gewährleisten, so dass auf zu- sätzliche Sicherungen zum Zusammenhalt der Baugruppe verzichtet werden kann, was jedoch nicht ausschließt, dass zusätzliche Sicherungen, wie bei¬ spielsweise Klammern, möglich sind. Gemäß dem vorliegenden Ausfüh¬ rungsbeispiel ist die äußerste Platte 3 lotplattiert, wobei die Lotplattierung vorliegend erfolgt bevor die Durchzüge 30 hergestellt werden. Natürlich kann auch eine Lotplattierung nach Herstellung der Durchzüge 30 erfolgen. Ferner können gegebenenfalls auch oder nur die Öffnungen lotplattiert sein, um nach dem Durchlaufen des Lötofens eine sichere Fixierung der Anschluss¬ rohre 4 an der äußersten Platte 3 zu gewährleisten.
Natürlich ist beispielsweise auch eine Kombination von Stiftverbindungen und den Durchzug-Öffnungs-Verbindungen möglich, so dass in Bereichen, in welchen keine Sammleröffnung zum Ein- oder Ausleiten von Kältemittel vor¬ gesehen ist, die Stiftverbindungen angeordnet sind, und in den anderen Be¬ reichen, in welchen Ein- bzw. Ausleitstellen vorzusehen sind, die Befesti- gung mit Hilfe der Durchzug-Öffnungs-Verbindungen erfolgt. Das Ende der Anschlussrohre 4 wird, sofern keine Einführung in den Sammler 2 durch eine Biegung der Anschlussrohre 4 und ein Einführen des Endes in den Sammler 2 erfolgt, mit Hilfe einer gestanzten lotplattierten Ronde (nicht dargestellt) verschlossen, so dass die Ein- und Ausleitung über in radialer Richtung der Anschlussrohre 4 verlaufende Bohrungen erfolgt. Das Verlöten der Ronden erfolgt im selben Arbeitsgang wie das Verlöten des gesamten Wärmeübertragers 1. Eine entsprechende Anordnung ist auch bei allen anderen beschriebenen Ausführungsbeispielen möglich.
Gemäß dem in Fig. 4 dargestellten vierten Ausführungsbeispiel sind einzelne Lötstellen 40 in meniskusartiger Gestalt, verteilt entlang der gesamten Länge der Anschlussrohre 4 im Bereich der Platten 3 vorgesehen. Dabei kann es sich beispielsweise auch um provisorische Kaltlötstellen handeln, die ab¬ schließende Verbindung erfolgt im Rahmen des Heißlötvorgangs im Lötofen. Die Form der Lötstellen 40 muss nicht notwendigerweise rund oder annä¬ hernd rund sein, vielmehr sind beliebige andere Formen, beispielsweise auch sich in Längsrichtung erstreckende Lötstellen, möglich. Auch diese Lötstellen 40 können in Verbindung mit einer oder mehreren anderen Ver¬ bindungsarten verwendet werden.
Alternativ zu den einzelnen Lötstellen 40 gemäß dem vierten Ausführungs¬ beispiel kann auch eine durchgehende Lötnaht, beispielsweise über die ge¬ samte Länge der Anschlussrohre im Bereich der Platten, vorgesehen sein.
Beim fünften, in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Seitenteile 5 verlängert und mit Durchführungen 50 versehen ausgebildet. Die An¬ schlussrohre 4 sind durch die entsprechende Durchführung 50 geführt, so dass auf Grund des Bohrungsdurchmessers eine im Wesentlichen form¬ schlüssige Positionierung und Vorfixierung der Anschlussrohre 4 vorliegt. Hierbei erfolgt insbesondere eine exakte Positionierung der Anschlussrohre 4 bis zum entsprechenden Wärmeübertragerende, was bei den anderen Verbindungsarten nicht oder nur mit deutlichem Mehraufwand möglich ist. In diesem Fall sind die Baugruppen deutlich größer ausgebildet als bei den zu¬ vor beschriebenen Ausführungsbeispielen. Auch diese Durchführungen 50 können mit beliebigen anderen Verbindungsarten kombiniert werden.
Gemäß dem sechsten, in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die äußerste Platte mit zwei überstehenden Laschen 60 ausgebildet, an welchen die Anschlussrohre 4, in Fig. 6 nur angedeutet, beispielsweise angeheftet, angeklemmt oder angebunden werden können. Auch in diesem Fall ist eine exakte Positionierung der Anschlussrohre 4 bis zum entsprechenden Wär¬ meübertragerende möglich.
Die oben genannten Ausführungsbeispiele können auf beliebige Weise mit¬ einander kombiniert werden, so dass eine optimierte Positionierung und Vor- fixierung der Baugruppe möglich ist. Die Festigkeit der Vorfixierung kann auf den Bedarf abgestimmt werden. Wenn z.B. die Endmontage in der Nähe und unmittelbar anschließend erfolgt, so ist beispielsweise eine geringere Siche¬ rung der Baugruppe erforderlich als wenn ein Transport von einem Werk zu einem anderen Werk erforderlich ist.
Die Darstellung des Schnittes durch die Lötstellen 40 gemäß Fig. 4 ent¬ spricht in allen beschriebenen Ausführungsbeispielen der fertigen Lötverbin¬ dung zwischen den Anschlussrohren 4 und der äußersten Platte 3. Hierbei sammelt sich das Lot der lotplattierten Platte 3 in Folge der Kapillarkräfte in den keilartigen Spalten zwischen den Anschlussrohren 4 und der äußersten Platte 3. Anstelle oder zusätzlich zu der lotplattierten Platte kann eine Lot- plattierung an den Anschlussrohren 4 vorgesehen sein.
Werden lotplattierte Anschlussrohre 4 verwendet, so kann im gleichen Löt- Vorgang auch das Anlöten eines Anschlussflansches erfolgen, wodurch sich die Herstellung weiter vereinfacht und insbesondere die Herstellungskosten weiter gesenkt werden können.
Die Ausgestaltungsform des Wärmeübertragers ist nicht auf die zuvor be- schriebene Form mit U-förmigen Flachrohren beschränkt, sondern es sind beliebige andere Ausgestaltungen möglich, wie zum Beispiel eine Form mit geraden Flachrohren, die an ihrem anderen Ende in einen zweiten Sammler münden.
Bezugszeichenliste
1 Wärmeübertrager
2 Sammler
3 Platte
4 Anschlussrohr
5 Seitenteil 10 Klammer
20 Stift 30 Durchzug 40 Lötstelle 50 Durchführung 60 Lasche

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Verfahren zur Herstellung eines Wärmeübertragers (1 ), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass eine Baugruppe bestehend aus den beiden das Kältemittel zu- oder ableitenden An¬ schlussrohren (4) und zumindest einer äußersten, insbesondere der obersten Platte (3) oder Fläche des Wärmeübertragers (1 ), in welcher die zu den Anschlussrohren (4) gehörenden Öffnungen vorgesehen sind, positioniert und mechanisch vormontiert, und nach dem Zusam¬ mensetzen mit den übrigen zu verlötenden Teilen des Wärmeübertra¬ gers (1 ) in einem gemeinsamen Arbeitsgang verlötet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die An¬ schlussrohre (4) bei der Vormontage zumindest an der äußersten Platte (3) oder Fläche mit Hilfe einer oder mehrerer Klammern (10) po¬ sitioniert und vormontiert werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Klam¬ mer (10) den Sammler (2) hintergreift.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass die Anschlussrohre (4) bei der Vormontage mittels Stiften (20) angebracht werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stifte (20) in in der oder den Platten (3) oder der Fläche vorgesehene Öff¬ nungen und in in den Anschlussrohren (4) vorgesehene Öffnungen eingeführt sind.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass die Anschlussrohre (4) Öffnungen aufweisen, wel¬ che bei der Vormontage auf Durchzüge (30) in der Platte (3) oder Flä¬ che gesetzt werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Durch¬ züge (30) offen bleiben und als Kältemittel-Zu- oder -Ableitung dienen.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass zur Vorfixierung Lötstellen (40) zwischen den An¬ schlussrohren (4) und der äußersten Platte (3) oder Fläche ausgebildet sind.
9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Löt- stellen (40) zur Vorfixierung räumlich begrenzt sind.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass zur Vorfixierung mindestens ein Seitenteil (5) vor¬ gesehen wird, das bis über die Anschlussrohre (4) ragt, wobei im Sei- tenteil (5) je Anschlussrohr (4) eine Durchführung (50) ausgebildet ist, durch welche das entsprechende Anschlussrohr (4) gesteckt und mit dessen Hilfe es vorfixiert wird.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass zur Vorfixierung die äußerste Platte (3) oder Fläche überstehende Laschen (60) aufweist, an welchen die Anschlussrohre (4) vorfixiert werden.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass vor der Vormontage zumindest die äußerste Platte
(3) oder Fläche im Bereich der Anlage der Anschlussrohre (4) oder die
Anschlussrohre (4) im Bereich der Anlage an die äußerste Platte (3) oder Fläche lotplattiert werden.
13. Wärmeübertrager, insbesondere für eine Kraftfahrzeug-Klimaanlage, wobei zur Herstellung des Wärmeübertragers (1 ) eine Baugruppe be¬ stehend aus den beiden das Kältemittel zu- oder ableitenden An¬ schlussrohren (4) und zumindest der obersten Platte (3) oder Fläche des Wärmeübertragers (1 ), in welcher die zu den Anschlussrohren (4) gehörenden Öffnungen vorgesehen sind, mit den übrigen zu verlöten¬ den Teilen des Wärmeübertragers (1 ) in einem gemeinsamen Arbeits¬ gang verlötet sind, wobei die Anschlussrohre (4), die das Kältemittel zum Sammler (2) leiten oder von diesem ableiten, mit einer Seite des Wärmeübertragers (1 ) fest verlötet sind.
14. Wärmeübertrager nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Lötverbindung zumindest über einen wesentlichen Bereich verläuft, in welchem die Anschlussrohre (4) parallel zum Wärmeübertrager (1 ) angeordnet sind.
15. Wärmeübertrager nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussrohre (4) zumindest im Bereich der flanschseitigen Enden lotplattiert sind.
16. Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass die äußerste Platte (3) oder Fläche, an welcher die Anschlussrohre (4) angebracht sind, auf ihrer Außenseite lotplattiert ist.
17. Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass der zulässige maximale Betriebsdruck des Wärme¬ übertragers (1 ) mindestens 50 bar beträgt.
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