EP1835253A1 - Wärmeübertrager, insbesondere Kondensator für Klimaanlagen, insbosondere von Kraftfahrzeugen - Google Patents

Wärmeübertrager, insbesondere Kondensator für Klimaanlagen, insbosondere von Kraftfahrzeugen Download PDF

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EP1835253A1 EP06290432A EP06290432A EP1835253A1 EP 1835253 A1 EP1835253 A1 EP 1835253A1 EP 06290432 A EP06290432 A EP 06290432A EP 06290432 A EP06290432 A EP 06290432A EP 1835253 A1 EP1835253 A1 EP 1835253A1
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heat exchanger
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Fabrice Kaczmarek
Christophe Silberreiss
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Behr France Hambach SARL
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    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
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    • F28F9/0243—Header boxes having a circular cross-section
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
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    • F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/008—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for vehicles
    • F28D2021/0084—Condensers

Definitions

  • the invention relates to a heat exchanger, in particular a condenser for air conditioning systems according to the preamble of claim 1.
  • the applicant has known a usable as a condenser for an automotive air conditioning heat exchanger, which consists of a brazed pipe / fin block and manifolds which communicate with the tubes, preferably via a refrigerant of an air conditioner.
  • the refrigerant is supplied to the condenser via a connection flange, which can be soldered to the manifold.
  • the collecting tube which is essentially formed in two parts and consists of a bottom part and a cover part, has a socket formed from the cover part, which engages in a corresponding opening in the connecting flange and thus fixes it in relation to the collecting tube for the soldering process.
  • connection flange After the soldering process, the connection flange is soldered tight to the cover part.
  • a disadvantage of the known capacitor is that the connecting piece for fixing the connecting flange with respect to its angular position is hardly changed, which is due to the two-part design of the manifold.
  • a similar capacitor for an automotive air conditioning system with an integrally formed manifold was known at which laterally, that is approximately at right angles to the tubes or to the end face of the tube / rib block a connecting flange is fixed by means of a solder joint.
  • the collecting tube designed as a cylindrical tube has, on the one hand, openings for receiving flat tube ends and, on the other hand, two round punched-out openings, which serve for the inflow and outflow of the refrigerant.
  • the connection flange has two protruding connecting pieces, which engage in the lateral openings in the collecting tube and are soldered tight with them.
  • a disadvantage of the known flange is that the nozzles have to be machined, that is to say manufactured to a high production cost.
  • EP 1 150 088 A2 was a manifold with a flange for a heat exchanger or condenser known, wherein the manifold is formed as a one-piece, circular cylindrical tube.
  • the connecting flange which is produced by machining, has a connecting piece, which engages in a corresponding opening in the collecting tube and is widened relative thereto. Thereafter, a Dichtlötung. Another disadvantage is the costly production of the connection flange.
  • the collecting tube to which a connecting flange is fastened, is formed integrally.
  • the collecting tube has a nozzle formed from the pipe wall, which serves for fixing the connecting flange for the soldering process.
  • the molded nozzle - in the form of a draft - in an angular range between 0 and plus / minus 90 degrees, relative to the longitudinal direction of the tubes or the end face of the heat exchanger can be arranged.
  • the connection flange can therefore be made simpler, and requires, for example, no 90 degree deflection of the flow channel, which means an increased pressure loss. Furthermore reduce by the one-piece design of the manifold, the manufacturing cost.
  • the nozzle is arranged on the manifold between each adjacent passages, preferably in the middle, so that the passages, in particular their narrow sides do not affect the nozzle.
  • the circular-cylindrical neck has an outer diameter which is about 50% or less of the outer diameter of the manifold
  • the nozzle advantageously has a height, d. H. an extent in the radial direction beyond the inner diameter addition, wherein this height is about 20 to 35% of the outer diameter of the nozzle.
  • Fig. 1 shows a manifold 1 of a heat exchanger, not fully shown, which can be used as a condenser of a motor vehicle air conditioning.
  • the manifold 1 is formed as a one-piece, substantially circular cylindrical tube and has on one side, spaced apart longitudinally juxtaposed passages 2, which record flat tubes, not shown.
  • the manifold 1 further comprises a circular neck 3, which is formed from the tube wall of the manifold 1.
  • Fig. 2 shows the manifold 1 in a view from below, ie with a view of the passages 2, which are elongated or slot-shaped, corresponding to the circumference of the flat tubes, not shown, are formed.
  • the nozzle 3 is arranged centrally between two adjacent passages 2.
  • Fig. 3 shows an enlarged section in the plane III-III of FIG. 1, ie through the central axis m of the nozzle 3.
  • the sectional view shows the integral formation of the collecting tube 1, which has a substantially circular cross-section, from which the nozzle. 3 is formed in the manner of a passage.
  • the preparation of the nozzle 3 can - as is well known - done by punching punch, ie it is first punched a hole in the pipe wall and then the collar or passage 3 is formed.
  • the passages 2, of which one recognizes in Fig. 3 in the cross section of the tube 1 projecting inner edge 2a, are also known processes, for. B. made by slotting with a stamp.
  • the passages take on 2 flat tubes, not shown, whose longitudinal axis 1 is shown in phantom.
  • the longitudinal axis 1 thus also marks a frontal plane of the heat exchanger.
  • the central axis m of the nozzle 3 has an angle ⁇ of 90 ° relative to the tube longitudinal axis I - this corresponds approximately to an extreme position, since otherwise the neck of the nozzle 3 and the passage 2 would overlap.
  • the neck 3 can take all layers within the right angle ⁇ with its central axis m, of course, to the opposite side. This results in any connection options for the connection flange, not shown, which is connected to the nozzle 3.
  • the connection flange can therefore be provided with straight through channels, resulting in a lower pressure drop for the flow medium, for. B.
  • the nozzle 3 has an outer diameter ⁇ and the collector tube has an outer diameter D.
  • d 0.5 D or less.
  • the nozzle 3 also has a height h above the inner diameter of the manifold 1, wherein for an advantageous design of the nozzle applies: h ⁇ 0.2 to 0.3 D.
  • All parts of the heat exchanger with manifold 1 are made of aluminum or aluminum alloys and are brazed.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager, insbesondere Kondensator für Klimaanlagen, insbesondere von Kraftfahrzeugen mit Rohren und mindestens einem mit den Rohren kommunizierenden Sammelrohr (1), welches einen ausgeformten Stutzen für eine Verbindung mit einem Anschlussflansch aufweist. Es wird vorgeschlagen, dass das Sammelrohr (1) einstückig ausgebildet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager, insbesondere einen Kondensator für Klimaanlagen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
  • Durch die EP 1 439 367 A1 der Anmelderin wurde ein als Kondensator für eine Kraftfahrzeugklimaanlage verwendbarer Wärmeübertrager bekannt, welcher aus einem gelöteten Rohr/Rippenblock und Sammelrohren besteht, welche mit den Rohren kommunizieren, vorzugsweise über ein Kältemittel einer Klimaanlage. Das Kältemittel wird dem Kondensator über einen Anschlussflansch zugeführt, welcher mit dem Sammelrohr verlötbar ist. Zur Herstellung der Lötverbindung weist das Sammelrohr, welches im Wesentlichen zweiteilig ausgebildet ist und aus einem Bodenteil sowie einem Deckelteil besteht, einen aus dem Deckelteil ausgeformten Stutzen auf, welcher in eine entsprechende Öffnung im Anschlussflansch eingreift und diesen somit gegenüber dem Sammelrohr für den Lötprozess fixiert. Nach dem Lötprozess ist der Anschlussflansch dicht mit dem Deckelteil verlötet. Nachteilig bei dem bekannten Kondensator ist, dass der Stutzen zur Fixierung des Anschlussflansches hinsichtlich seiner Winkellage kaum veränderbar ist, was auf die zweiteilige Bauweise des Sammelrohres zurückzuführen ist.
  • Durch die EP 1 167 897 A1 wurde ein ähnlicher Kondensator für eine Kraftfahrzeugklimaanlage mit einem einstückig ausgebildeten Sammelrohr bekannt, an welchem seitlich, d. h. etwa im rechten Winkel zu den Rohren bzw. zur Stirnfläche des Rohr/Rippenblockes ein Anschlussflansch mittels einer Lötverbindung befestigt ist. Das als zylindrisches Rohr ausgebildete Sammelrohr weist einerseits Öffnungen zur Aufnahme von Flachrohrenden und andererseits zwei runde ausgestanzte Öffnungen auf, welche der Zuströmung und der Abströmung des Kältemittels dienen. Der Anschlussflansch weist zwei vorstehende Stutzen auf, welche in die seitlichen Öffnungen im Sammelrohr eingreifen und mit diesen dicht verlötet werden. Nachteilig bei dem bekannten Anschlussflansch ist, dass die Stutzen spangebend, d. h. fertigungskostenintensiv hergestellt werden müssen.
  • Durch die EP 1 150 088 A2 wurde ein Sammelrohr mit einem Anschlussflansch für einen Wärmeübertrager bzw. Kondensator bekannt, wobei das Sammelrohr als einstückiges, kreiszylindrisches Rohr ausgebildet ist. Der Anschlussflansch, der spangebend hergestellt wird, weist einen Stutzen auf, der in eine entsprechende Öffnung im Sammelrohr eingreift und gegenüber diesem aufgeweitet wird. Danach erfolgt eine Dichtlötung. Nachteilig ist auch hier die aufwendige Herstellung des Anschlussflansches.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Wärmeübertrager der eingangs genanten Art hinsichtlich der Befestigung eines Anschlussflansches zu verbessern, insbesondere die Anschlusspositionen variabler zu gestalten und gleichzeitig die Herstellungskosten zu senken.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Sammelrohr, an welchem ein Anschlussflansch befestigt wird, einstückig ausgebildet ist. Dabei weist das Sammelrohr einen aus der Rohrwand ausgeformten Stutzen auf, welcher der Fixierung des Anschlussflansches für den Lötprozess dient. Hiermit wird der Vorteil erreicht, dass der ausgeformte Stutzen - in Form eines Durchzuges - in einem Winkelbereich zwischen 0 und plus/minus 90 Grad, bezogen auf die Längsrichtung der Rohre bzw. die Stirnfläche des Wärmeübertragers angeordnet werden kann. Der Anschlussflansch kann daher vereinfacht ausgeführt werden, und benötigt beispielsweise keine 90 Grad-Umlenkung des Strömungskanals, was einen erhöhten Druckverlust bedeutet. Darüber hinaus reduzieren sich durch die einstückige Bauweise des Sammelrohres die Fertigungskosten.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Vorteilhafterweise weist der Wärmeübertrager Flachrohre, insbesondere Mehrkammerrohre auf, die in entsprechenden schlitzförmigen Durchzügen im Sammelrohr aufgenommen werden.
  • Vorteilhafterweise ist der Stutzen am Sammelrohr jeweils zwischen benachbarten Durchzügen, vorzugsweise in der Mitte angeordnet, so dass die Durchzüge, insbesondere deren Schmalseiten den Stutzen nicht tangieren.
  • Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der kreiszylindrisch ausgebildete Stutzen einen Außendurchmesser auf, der etwa 50 % oder weniger des Außendurchmessers des Sammelrohres beträgt Ferner weist der Stutzen vorteilhafterweise eine Höhe, d. h. eine Erstreckung in radialer Richtung über den Innendurchmesser hinaus auf, wobei diese Höhe etwa 20 bis 35 % des Außendurchmessers des Stutzens beträgt.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen
    • Fig. 1
    ein Sammelrohr mit Stutzen in einer Ansicht von vorn,
    Fig. 2
    das Sammelrohr gemäß Fig. 1 in einer Ansicht von unten und
    Fig. 3
    einen Schnitt in vergrößerter Darstellung entlang der Linie III-III durch den Stutzen und das Sammelrohr.
  • Fig. 1 zeigt ein Sammelrohr 1 eines nicht vollständig dargestellten Wärmeübertragers, welcher als Kondensator einer Kraftfahrzeugklimaanlage einsetzbar ist. Das Sammelrohr 1 ist als einstückiges, im Wesentlichen kreiszylindrisches Rohr ausgebildet und weist an einer Seite, in Längsrichtung beabstandet nebeneinander angeordnete Durchzüge 2 auf, welche nicht dargestellte Flachrohre aufnehmen. Das Sammelrohr 1 weist ferner einen kreisförmig ausgebildeten Stutzen 3 auf, welcher aus der Rohrwand des Sammelrohres 1 ausgeformt ist.
  • Fig. 2 zeigt das Sammelrohr 1 in einer Ansicht von unten, d. h. mit Blick auf die Durchzüge 2, die länglich bzw. schlitzförmig, entsprechend dem Umfang der nicht dargestellten Flachrohre ausgebildet sind. Der Stutzen 3 ist mittig zwischen zwei benachbarten Durchzügen 2 angeordnet.
  • Fig. 3 zeigt einen vergrößerten Schnitt in der Ebene III-III gemäß Fig. 1, d. h. durch die Mittelachse m des Stutzens 3. Die Schnittdarstellung zeigt die einstückige Ausbildung des Sammelrohres 1, welches im Wesentlichen einen kreisförmigen Querschnitt aufweist, aus welchem der Stutzen 3 nach Art eines Durchzuges ausgeformt ist. Die Herstellung des Stutzens 3 kann - wie an sich bekannt - durch Lochstanzprägen erfolgen, d. h. es wird zunächst ein Loch In die Rohrwandung gestanzt und anschließend wird der Kragen bzw. Durchzug 3 ausgeformt. Die Durchzüge 2, von denen man in Fig. 3 die in den Querschnitt des Rohres 1 hineinragende Innenkante 2a erkennt, werden ebenfalls nach bekannten Fertigungsverfahren, z. B. durch Schlitzen mit einem Stempel hergestellt. Wie erwähnt nehmen die Durchzüge 2 nicht dargestellte Flachrohre auf, deren Längsachse 1 strichpunktiert eingezeichnet ist. Die Längsachse 1 markiert somit auch eine Stirnebene des Wärmeübertragers. Die Mittelachse m des Stutzens 3 weist gegenüber der Rohrlängsachse I einen Winkel α von 90° auf - dies entspricht etwa einer Extremlage, da sich anderenfalls der Hals des Stutzens 3 und der Durchzug 2 überschneiden würden. Der Stutzen 3 kann mit seiner Mittelachse m sämtliche Lagen innerhalb des rechten Winkels α einnehmen, natürlich auch zur entgegengesetzten Seite. Damit ergeben sich beliebige Anschlussmöglichkeiten für den nicht dargestellten Anschlussflansch, welcher mit dem Stutzen 3 verbunden wird. Der Anschlussflansch kann daher mit geraden Durchgangskanälen versehen werden, wodurch sich ein geringerer Druckverlust für das Strömungsmedium, z. B. Kältemittel ergibt. Der Stutzen 3 weist einen Au-βendurchmesser d und das Sammelrohr einen Außendurchmesser D auf. Für eine vorteilhafte Bemessung des Stutzens 3 gilt: d = 0,5 D oder weniger. Der Stutzen 3 weist ferner eine Höhe h über dem Innendurchmesser des Sammelrohres 1 auf, wobei für eine vorteilhafte Bemessung des Stutzens gilt: h ≈ 0,2 bis 0,3 D.
  • Sämtliche Teile des Wärmeübertragers mit Sammelrohr 1 bestehen aus Aluminium bzw. Aluminiumlegierungen und werden hartgelötet.

Claims (9)

  1. Wärmeübertrager, insbesondere Kondensator für Klimaanlagen, insbesondere von Kraftfahrzeugen mit Rohren und mindestens einem mit den Rohren kommunizierenden Sammelrohr (1), welches einen ausgeformten Stutzen für eine Verbindung mit einem Anschlussflansch aufweist, dadurch gekennzeichnet dass das Sammelrohr (1) einstückig ausgebildet ist.
  2. Wärmeübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Sammelrohr als zylindrisches Rohr (1) ausgebildet ist.
  3. Wärmeübertrager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Sammelrohr (1) Durchzüge (2) zur Aufnahme der Rohre aufweist.
  4. Wärmeübertrager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre als Flachrohre mit Rohrenden ausgebildet sind, welche in den Durchzügen (2) aufgenommen sind.
  5. Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre eine Rohrlängsachse I und der Stutzen (3) eine Mittelachse m aufweisen, welche mit der Rohrlängsachse I einen Winkel α im Bereich von 0 bis +/- 90° bildet.
  6. Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Stutzen (3), in Längsrichtung des Sammelrohres gesehen (1) gesehen, zwischen benachbarten Durchzügen (2) angeordnet, jedoch in Umfangsrichtung gegenüber den Durchzügen versetzt ist.
  7. Wärmeübertrager nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelachse m des Stutzens (3) mittig zwischen benachbarten Durchzügen (2) angeordnet ist.
  8. Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stutzen (3) kreiszylinderförmig ausgebildet ist und einen Außendurchmesser d aufweist, der etwa halb so groß wie der Außendurchmesser D des Sammelrohres (1) oder kleiner ist.
  9. Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stutzen (3) eine Höhe h aufweist, welche in Bezug auf seinen Außendurchmesser d folgenden Bemessungsbereich aufweist: 0,2 d≤ h ≤ 0,35 d.
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