PL185267B1

PL185267B1 - Condenser for an air conditioning system, in particular that for vehicles

Info

Publication number: PL185267B1
Application number: PL97321312A
Authority: PL
Inventors: Andrea Parola
Original assignee: Magneti Marelli Climat Srl
Priority date: 1996-08-07
Filing date: 1997-07-24
Publication date: 2003-04-30
Also published as: ES2169296T3; DE69709263T2; IT1284735B1; TR199700724A2; EP0823609A1; BR9702735A; PL321312A1; AR013316A1; ITTO960683A1; JPH10160286A; EP0823609B1; DE69709263D1

Abstract

A condenser for air-conditioning systems for vehicles comprises at least one row of tubes (12, 12a, 12b) fixed to a pack of substantially flat fins (14) by mechanical expansion of the tubes (12). The condenser comprises a pair of tubes (12a, 12b) with circular cross-sections situated at the ends of the row and a plurality of tubes (12) with oblong cross-sections situated in the inner portion of the row. <IMAGE>

Description

Przedmiotem wynalazku jest skraplacz do układu klimatyzacji, zwłaszcza pojazdu.The present invention relates to a condenser for an air conditioning system, in particular for a vehicle.

Skraplacze dla układów klimatyzacji dla pojazdów stanowią bardzo wyjątkową klasę wymienników ciepła z powodu surowych warunków działania którym są one poddane. Ciśnienie wewnątrz rur może osiągnąć wartość rzędu 30 barów zanim zadziała system bezpieczeństwa przez wyłączenie układu. Temperatury pracy skraplacza osiągają wartości szczytowe 120°C - 140°C. Te wartości pracy istotnie odróżniają charakterystyki konstrukcyjne skraplacza od stosowanych w innych typach wymienników ciepła znajdujących się w pojeździe.Condensers for vehicle air conditioning systems are a very unique class of heat exchangers due to the harsh operating conditions to which they are subjected. The pressure inside the pipes may reach 30 bar before the safety system is activated by shutting down the system. Condenser operating temperatures peak at 120 ° C - 140 ° C. These operating values significantly distinguish the design characteristics of the condenser from those used in other types of heat exchangers on the vehicle.

W skraplaczach produkowanych techniką montażu za pomocą lutospawania są stosowane rury mające wiele mikroprzewodów oddzielanych przez ścianki lub żebra które umożliwiają rurze wytrzymanie surowych warunków działania bez podlegania ciągłej deformacji lub uszkodzeniom, łącznie z wyciekaniem czynnika chłodzącego na zewnątrz. Chociaż skraplacze tego typu mająoptymalne właściwości z punktu widzenia wydajności wymiany ciepła i optymalnąwytrzymałość konstrukcyjną, są bardzo drogie.Condensers manufactured by braze-weld assembly use pipes having a plurality of micro-conductors separated by walls or ribs that enable the pipe to withstand harsh operating conditions without being continuously deformed or damaged, including leakage of refrigerant to the outside. Although condensers of this type have optimal properties in terms of heat transfer efficiency and optimal structural strength, they are very expensive.

Mechanicznie montowane skraplacze są tańsze od skraplaczy lutospawanych ale zazwyczaj mają mniejszą wydajność wymiany ciepła. Wynika to głównie z faktu, że przy mechanicznym montażu są stosowane rury z przekrojami kołowymi, których stabilny kształt umożliwia im wytrzymanie wysokociśnieniowych poziomów istniejących w układzie. Jednakże, kształt rur znacznie zmniejsza wydajność wymiany ciepła skraplacza.Mechanically mounted condensers are less expensive than braze-welded condensers, but typically have a lower heat transfer capacity. This is mainly due to the fact that during mechanical assembly, pipes with circular sections are used, the shape of which allows them to withstand the high-pressure levels existing in the system. However, the shape of the tubes significantly reduces the heat transfer efficiency of the condenser.

Z opisu patentowego nr EP-A 0 633 435 znany jest mechanicznie zmontowany skraplacz z rurami mającymi podłużne przekroje. Rury tego rodzaju powodują znaczne polepszenie wydajności skraplacza w odniesieniu do wydajności wymiany ciepła. Jednakże rury z podłużnymi przekrojami sprawiają trudności z punktu widzenia wytrzymałości konstrukcyjnej. W rozwiązaniu przedstawionym w opisie nr EP-A 0 633 495 są stosowane rury z podłużnymi przekrojami mające większą wewnętrzną wytrzymałość w porównaniu z rurami z przekrojem kołowym. Są tu też zastosowane szczególne wymiary całego zespołu rur-żeber.EP-A 0 633 435 discloses a mechanically assembled condenser with tubes having longitudinal sections. Pipes of this type significantly improve the condenser efficiency in terms of heat transfer efficiency. However, pipes with longitudinal sections present difficulties in terms of structural strength. In the solution disclosed in EP-A 0 633 495, pipes with longitudinal sections are used which have greater internal strength compared to pipes with circular section. The specific dimensions of the entire tube-fin assembly are also used here.

Wymiennik ciepła znany z tego opisu ma optymalne doświadczalne wyniki i może wytrzymać normalne termiczne i mechaniczne naprężeniajakie występująpodczas używania samochodu.The heat exchanger known from this description has optimum experimental results and can withstand normal thermal and mechanical stresses such as when a car is used.

Jednakże, testy wykazały, że są jeszcze krytyczne punkty z punktu widzenia wytrzymałości konstrukcyjnej, w szczególności gdy skraplacz jest poddany testom laboratoryjnym, które wytwarzają bardziej surowe warunki naprężeń niż te które normalnie występ^ąpodczas używania skraplacza w samochodzie.However, tests have shown that there are still critical points in terms of structural strength, particularly when the condenser is subjected to laboratory tests that produce more severe stress conditions than those normally encountered when using the condenser in a car.

W szczególności testy laboratoryjne wykazały obecność słabych punktów które mogąulec zniszczeniu, szczególnie w wyniku testów naprężeniowych pulsacyjno-ciśnieniowych. Typowy test tego typu przewiduje doprowadzenie skraplacza do temperatury około 100°C i doprowadzenie do rur naprężeń od wewnątrz z ciśnieniem zmiennym przemiennie między 5 i 30 barami przy częstotliwości rzędu 0,5 - 3 Hz.In particular, laboratory tests revealed the presence of weak points that could fail, especially as a result of pressure-pulsed stress tests. A typical test of this type is to bring the condenser to a temperature of about 100 ° C and stress the pipes from the inside with an alternating pressure between 5 and 30 bars at a frequency of 0.5-3 Hz.

Przedmiotem mniszego wynalazku jest opracowanie skraplacza o wyższej wytrzymałości.The object of the present invention is to provide a higher strength condenser.

185 267185 267

Skraplacz do układu klimatyzacji, zwłaszcza pojazdu zawierający co najmniej jeden rząd rur umocowanych do pakietu płaskich żeber przez mechaniczne rozszerzenie rur po ich usunięciu w wyrównane otwory w żebrach, przy czym rząd rur posiada wiele rur o podłużnych przekrojach według wynalazku charakteryzuje się tym, że każdy rząd zawiera parę rur o przekroju kołowym umieszczonych na końcach rzędu.A condenser for an air-conditioning system, in particular a vehicle, comprising at least one row of pipes attached to a pack of flat ribs by mechanical expansion of the pipes after removal into aligned rib openings, the row of pipes having a plurality of longitudinal section pipes according to the invention characterized in that each row it comprises a pair of circular tubes placed at the ends of the row.

Podczas przeprowadzania testów naprężających pulsacyjno-ciśnieniowych zauważono że, rury na końcach rzędu stanowią punkty, które z największym prawdopodobieństwem mogą ulec zniszczeniu.During the pulse-pressure stress tests, it was noticed that the pipes at the ends of the row are the points that are most likely to fail.

Dlatego w rozwiązaniu według wynalazku zastosowano zespół rur-żeber o większej wytrzymałości na końcach rzędu uzyskanej dzięki większej wytrzymałości wewnętrznej przy odkształceniu promieniowym rur z przekrojami okrągłymi.Therefore, in the solution according to the invention, a set of tubes-ribs with greater strength at the ends of the row, obtained due to the greater internal strength in the radial deformation of tubes with round sections, is used.

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania jest przedstawiony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie widok perspektywiczny skraplacza według niniejszego wynalazku, fig. 2 przedstawia schematycznie widok perspektywiczny skraplacza z fig. 1, fig. 3 przedstawia widok czołowy obszaru końcowego skraplacza.The subject of the invention in an exemplary embodiment is shown in the drawing, in which Fig. 1 is a schematic perspective view of the condenser according to the present invention, Fig. 2 schematically shows a perspective view of the condenser of Fig. 1, Fig. 3 shows an end view of the condenser.

Skraplacz 10 zawiera rząd rur 12, z których każda jest wyposażona w serię wyrównawczych otworów 26 (fig. 3) wykonanych w płaskich żebrach 14 nałożonych jedno na drugie tak aby utworzyć pakiet. Połączenie między rurami 12 i żebrami 14 jest osiągnięte przez mechaniczne rozszerzanie rur po wetknięciu ich z małym prześwitem w wyrównane otwory żeber. Końce rur które wystaj ą z pakietu żeber 14 są lutospawane do odpowiednich rur rozgałęźnych 16 i 18.The condenser 10 comprises a row of tubes 12, each of which is provided with a series of equalizing holes 26 (FIG. 3) made in flat ribs 14 superimposed on one another to form a bundle. The connection between the tubes 12 and the ribs 14 is achieved by mechanically expanding the tubes after inserting them with a small clearance into the aligned rib openings. The ends of the tubes that protrude from the bundle of ribs 14 are brazed to the respective manifolds 16 and 18.

Doświadczalne testy wytrzymałości konstrukcyjnej wykazały, że rury umieszczone na końcach rzędu są bardziej narażone na ryzyko przerwania, w szczególności w obecności pulsujących wewnętrznych ciśnień które powodują naprężenia zmęczeniowe układu.Experimental structural strength tests have shown that pipes located at the ends of a row are at a higher risk of rupture, particularly in the presence of pulsating internal pressures that cause fatigue stresses to the system.

Według wynalazku, w celu zwiększenia wytrzymałości konstrukcyjnej zespołu rur-żeber, rury 12a i 12b z kołowymi przekrojami są stosowane na końcach rzędu. Pozostałe rury 12 umieszczone w wewnętrznej części rzędu mają podłużne (na przykład owalne) przekroje w celu osiągnięcia dobrych charakterystyk wymiany ciepła skraplacza 10.According to the invention, in order to increase the structural strength of the tube-fin assembly, tubes 12a and 12b with circular cross-sections are used at the ends of a row. The remaining pipes 12 positioned in the inner part of the row have longitudinal (e.g. oval) sections to achieve good heat transfer characteristics of the condenser 10.

Doświadczalne testy wykazały, że rury 12a, 12b z okrągłymi przekrojami nie wymagają podparcia przez otaczające żebra 14 dla wytrzymania wewnętrznych ciśnień. Zastosowanie rur 12a, 12b z kołowymi przekrojami w miejsce rur z podłużnymi przekrojami na końcach rzędu dlatego zapewnia uzyskanie wymaganych charakterystyk wytrzymałościowych dla spełnienia wymagań najsurowszych testów bez potrzeby stosowania dodatkowych bocznych układów utwierdzających. Rozwiązanie to także daje znaczną stabilność jak również dobrą wytrzymałość konstrukcyjną.Experimental tests have shown that pipes 12a, 12b with circular sections do not need to be supported by surrounding ribs 14 to withstand internal pressures. The use of pipes 12a, 12b with circular sections instead of pipes with longitudinal sections at the ends of the row, therefore, provides the required strength characteristics to meet the most stringent test requirements without the need for additional lateral restraint systems. This solution also gives considerable stability as well as good structural strength.

185 267185 267

ł’ ł ’

Claims

Patent claim

Condenser for an air conditioning system, in particular for a vehicle, comprising at least one row of tubes attached to a pack of flat fins by mechanical expansion of the tubes after removal into aligned openings in the fins, the row of tubes having a plurality of longitudinal section tubes characterized in that each row comprises a pair tubes (12a, 12b) with a circular cross section placed at the ends of the row.