PL182506B1 - Wymiennik ciepła dla układu klimatyzacji w samochodzie - Google Patents

Abstract

1. Wymiennik ciepla dla ukladu klima- tyzacji w samochodzie, zawierajacy przy- najmniej jeden rzad rur, przymocowanych do zestawu zasadniczo plaskich zeberek poprzez mechaniczne rozszerzenie rur, po wlozeniu rur w lezace naprzeciw siebie otwory w zeberkach, znamienny tym, ze przynajmniej znaczna ilosc zeberek (14) ma skrajne czesci (20) grubsze niz pozostale czesci zeberek (14). F IG . 2 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest wymiennik ciepła dla układu klimatyzacji w samochodzie.

W szczególności, przedmiotem wynalazku jest wymiennik ciepła z łączeniem mechanicznym, zawierający przynajmniej jeden rząd rur, przymocowanych do zestawu w zasadzie płaskich żeberek poprzez mechaniczne rozszerzenie rur po włożeniu rur w leżące naprzeciw siebie otwory w żeberkach.

Wymienniki ciepła dla samochodowych układów klimatyzacyjnych stanowią bardzo specyficzną klasę wymienników ciepła ze względu na bardzo ciężkie warunki, w jakich muszą pracować. Ciśnienie wewnątrz rur może osiągnąć wartości rzędu 29.6 atm., zanim zadziała układ zabezpieczania, odcinając urządzenie. Temperatury robocze wymiennika ciepła osiągają w szczycie wartości 120-140°C. Takie warunki robocze powodują, że konstrukcyjne charakterystyki wymiennika są zasadniczo inne niż w innych typach wymienników ciepła, instalowanych w samochodach.

W wymiennikach ciepła, w których stosuje się łączenie przez lutospawanie, używane są rury, mające liczne mikrokanaliki, oddzielone od siebie przegrodami lub wypustami, dzięki którym rury wytrzymują ciężkie warunki pracy bez trwałych zniekształceń lub uszkodzeń, w wyniku których mogłyby powstać wycieki płynu chłodzącego. Chociaż wymienniki ciepła tego typu działają optymalnie pod względem wymiany ciepła i mają odpowiednią wytrzymałość konstrukcyjną, to ich wadąjest wysoka cena.

Wymienniki ciepła z łączeniem mechanicznym są tańsze niż wymienniki lutospawane, ale wymiana ciepła jest w nich ogólnie mniej wydajna. Wynika to głównie z faktu, że przy łączeniu mechanicznym wykorzystuje się rury z kołowym przekrojem poprzecznym, dzięki któremu mogą one wytrzymywać wysokie wartości ciśnienia w układzie. Jednakże taki kształt rur poważnie pogarsza wydajność wymiany ciepła w wymienniku.

Dokument EP-A-0 633 435 tego samego zgłaszającego opisuje wymiennik ciepła z łączeniem mechanicznym, w którym użyto rur o wydłużonym przekroju poprzecznym. Takie rury znacznie polepszają wydajność wymiany ciepła wymiennika.

Jednakże w przypadku rur o wydłużonym przekroju poprzecznym występują problemy z wytrzymałością konstrukcyjną. We wspomnianym dokumencie EP-A-0 633 435 opisano rozwiązanie problemu zmniejszonej wytrzymałości konstrukcyjnej rur o wydłużonych przekrojach poprzecznych w porównaniu z rurami o okrągłych przekrojach poprzecznych przez przyjęcie odpowiednich wymiarów dla całego zespołu rur-żeberek.

182 506

Konstrukcje wymiennika ciepła, przedstawione w tym dokumencie uzyskiwały w testach optymalne wyniki i mogą wytrzymywać naprężenia termiczne i mechaniczne, występujące podczas normalnej eksploatacji wewnątrz samochodu.

Jednakże doświadczenia wykazały, że istnieją miejsca słabsze pod względem wytrzymałości konstrukcyjnej, ujawniające się szczególnie w przypadkach, kiedy wymiennik ciepła jest poddany testom laboratoryjnym, w których stosowane są o wiele większe naprężenia niż naprężenia występujące podczas normalnej pracy w samochodzie.

W szczególności, testy laboratoryjne wykazały obecność osłabionych miejsc, w których mogą powstawać pęknięcia, szczególnie w wyniku testów wytrzymałościowych z wykorzystaniem pulsującego ciśnienia. Typowy test tego typu polega na ogrzaniu wymiennika ciepła do temperatury około 100°C i poddaniu rur wewnętrznym naprężeniom poprzez zmienianie ciśnienia w granicach od około 4.9 do 29.6 atm. z częstotliwością 0.5-3 Hz.

Celem wynalazku jest dostarczenie ulepszonych wymienników ciepła z łączeniem mechanicznym, wykorzystujących rury o wydłużonych przekrojach poprzecznych, w których ryzyko pękania jest wyeliminowane lub zredukowane nawet podczas testu z pulsującym ciśnieniem.

Wymiennik ciepła dla układu klimatyzacji w samochodzie, zawierający przynajmniej jeden rząd rur, przymocowanych do zestawu zasadniczo płaskich żeberek poprzez mechaniczne rozszerzenie rur, po włożeniu rur w leżące naprzeciw siebie otwory w żeberkach, według wynalazku charakteryzuje się tym, że przynajmniej znaczna ilość żeberek ma skrajne części grubsze niż pozostałe części żeberek.

Korzystnie grubsze części każdego żeberka są wykonane poprzez wygięcie części skrajnych żeberka w kierunku środka żeberka.

Korzystnie w otwory, wykonane całkowicie w grubszych częściach żeberek są włożone rury, znajdujące się na brzegach rzędu.

W szczególności zauważono, że podczas testów ze zmiennym ciśnieniem, skrajne rury w rzędzie rur są najbardziej narażone na pęknięcia. Dlatego też zgodnie z niniejszym wynalazkiem, w celu rozwiązania tego problemu, używane są żeberka z grubszymi częściami skrajnymi. Zwiększona grubość jest korzystnie uzyskiwana przez wygięcie części skrajnej każdego żeberka w kierunku środka żeberka.

Powoduje to zwiększenie sztywności zestawu żeberek, przy czym efekt jest skoncentrowany głównie w rejonie skrajnych rur w danym rzędzie rur, dzięki czemu uzyskuje się kompensację osłabienia tych rur.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie widok wymiennika ciepła według niniejszego wynalazku, fig. 2 przedstawia schematycznie widok wymiennika z fig. 1, fig. 3 przedstawia widok skrajnego rejonu żeberka, zaś fig. 4 przedstawia przekrój poprzeczny według linii IVIV z fig. 3.

Na fig. 1 i 2 wymiennik ciepła dla układu klimatyzacji w samochodzie jest oznaczony przez 10. Wymiennik ciepła 10 zawiera rząd rur 12 o wydłużonych przekrojach poprzecznych, które w tym przypadku są owalne. Każda rura 12 jest umieszczona w szeregu leżących naprzeciw siebie otworów w zasadniczo płaskich żeberkach 14, ułożonych jedno obok drugiego tak, że tworzą zestaw. Rury 12 są przymocowane do żeberek 14 poprzez mechaniczne rozszerzenie rur po włożeniu rur z lekkim luzem do leżących naprzeciw siebie otworów w żeberkach. Końce rur, które wystają z zestawu żeberek 14 są lutospawane do odpowiednich dystrybutorów 16 i 18.

Testy wytrzymałości konstrukcyjnej wykazały, że rury, oznaczone przez 12a i 12b na fig. 2, które znajdują się na końcach rzędu, są bardziej narażone na pęknięcie, szczególnie w przypadku pulsującego ciśnienia wewnętrznego, które wywołuje naprężenia zmęczeniowe w układzie.

Według wynalazku, w celu zwiększenia konstrukcyjnej wytrzymałości końcowych rur 12a i 12b, stosuje się żeberka 14, posiadające części brzegowe 20, 22 grubsze niż pozostałe części żeberek 14. Grubsze części 20 i 22 mogą być w każdym żeberku 14 lub przynajmniej w znacznej liczbie żeberek 14.

182 506

Jak widać na fig. 3 i 4, grubsze części 20 są korzystnie wytwarzane przez wygięcie skrajnej części 24 żeberka 14 w kierunku środka żeberka 14. Po wygięciu, w znany sposób są wytwarzane otwory 26 w celu włożenia rur 12 i odpowiednie kołnierze 28.

W korzystnym przykładzie wykonania, otwory, w które mają być włożone skrajne rury 12a, 12b są wykonane całkowicie w grubszej części 20.

FIG. 2 /

12b

182 506

FIG. 4

20

182 506 α&·

_Departament

Nakład 60 egz

Claims (3)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Wymiennik ciepła dla układu klimatyzacji w samochodzie, zawierający przynajmniej jeden rząd rur, przymocowanych do zestawu zasadniczo płaskich żeberek poprzez mechaniczne rozszerzenie rur, po włożeniu rur w leżące naprzeciw siebie otwory w żeberkach, znamienny tym, że przynajmniej znaczna ilość żeberek (14) ma skrajne części (20) grubsze niż pozostałe części żeberek (14).
2. 2. Wymiennik ciepła według zastrz. 1, znamienny tym, że grubsze części (20) każdego żeberka (14) są wykonane poprzez wygięcie części skrajnych (24) żeberka (14) w kierunku środka żeberka (14).
3. 3. Wymiennik ciepła według zastrz. 1, albo 2, znamienny tym, że w otwory (26a), wykonane całkowicie w grubszych częściach (20) żeberek (14) są włożone rury (12a, 12b), znajdujące się na brzegach rzędu.