[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager gemäß dem Oberbegriff des
Anspruches 1, eine Kraftfahrzeugklimaanlage und ein Verfahren zur Herstellung eines
Wärmeübertragers gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 10.
[0002] Wärmeübertrager werden für verschiedene Anwendungen zum Temperieren eines Fluides,
d. h. zum Erwärmen oder zum Abkühlen eines Fluides, verwendet. Beispielsweise wird
in Kraftfahrzeugklimaanlagen ein Kältemittelkondensator verwendet, um Kältemittel
zu kühlen und zu kondensieren durch Abgabe von Wärme an die Umgebungsluft des Kraftfahrzeuges.
Der Wärmeübertrager besteht im Allgemeinen aus Flachrohren, die übereinander angeordnet
sind und die jeweils an beiden Enden mittels Rohröffnungen in ein Sammelrohr münden.
An dem Sammelrohr sind dabei im Allgemeinen zwei Flansche als Befestigungseinrichtungen
und eine Zuführleitung angeordnet. Das Sammelrohr, die beiden Flansche und die Zuführleitung
werden dabei zunächst als gesonderte Bauteile hergestellt und anschließend mittels
Löten in einem Lötofen miteinander verbunden. In nachteiliger und aufwendiger Weise
müssen damit für den Wärmeübertrager viele unterschiedliche Bauteile hergestellt werden
und diese im Lötofen miteinander verbunden werden. Dies ist kostenaufwendig und kann
zu Fehlern in der Fertigung führen.
[0003] Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, einen Wärmeübertrager,
eine Kraftfahrzeugklimaanlage und ein Verfahren zur Herstellung einer Wärmeübertrager
zur Verfügung zu stellen, bei dem aufgrund einer geringen Anzahl an Komponenten des
Wärmeübertragers die Herstellung einfach, sicher und preiswert ausgeführt werden kann.
[0004] Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Wärmeübertrager, insbesondere Kältemittelkondensator
für eine Kraftfahrzeugklimaanlage, umfassend wenigstens ein Rohr, insbesondere Flachrohr,
zum Durchleiten eines zu temperierenden, insbesondere zu kühlenden, Fluids, insbesondere
ein Kältemittel, wenigstens ein Sammelrohr, insbesondere zwei Sammelrohre, zum Fluidverbinden
des wenigstens einen Rohres, wenigstens eine Befestigungseinrichtung für den Wärmeübertrager,
wobei je ein Sammelrohr und die wenigstens eine Befestigungseinrichtung als ein, vorzugsweise
nur ein, Bauteil hergestellt sind. Das wenigstens eine Sammelrohr und die daran angeordnete
wenigstens eine Befestigungseinrichtung ist somit bei der Herstellung als ein einheitliches
Bauteil hergestellt, so dass dadurch die Befestigungseinrichtung nicht gesondert mit
dem Sammelrohr verbunden werden muss. Damit können Fehler beim Fixieren der Befestigungseinrichtung
an dem Sammelrohr vermieden und bei der Herstellung die Kosten für das Befestigen
oder Fixieren der Befestigungseinrichtung an dem Sammelrohr eingespart werden.
[0005] Insbesondere ist die wenigstens eine Befestigungseinrichtung an dem wenigstens einen
Sammelrohr fixiert, insbesondere dahingehend, dass die wenigstens eine Befestigungseinrichtung
und das wenigstens eine Sammelrohr stoffschlüssig, vorzugsweise ohne eine Verbindungsnaht,
mit dem gleichen Material verbunden sind aus dem die wenigstens eine Befestigungseinrichtung
und das wenigstens eine Sammelrohr besteht. Die wenigstens eine Befestigungseinrichtung
und das wenigstens eine Sammelrohr werden als ein Bauteil hergestellt, so dass dadurch
eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Sammelrohr und der wenigstens einen Befestigungseinrichtung
besteht. Dadurch tritt auch keine Verbindungs- oder Lötnaht auf, welche bei einem
nachträglichen Verbinden der Befestigungseinrichtung an dem Sammelrohr entsteht, beispielsweise
beim Löten. Das jeweils eine Sammelrohr und die daran angeordnete wenigstens eine
Befestigungseinrichtung bilden somit ein einheitliches Bauteil, das insgesamt aus
dem gleichen Material besteht.
[0006] In einer weiteren Ausgestaltung ist die wenigstens eine Befestigungseinrichtung ein
Steg, eine Lasche oder ein Flansch und/oder an dem wenigstens einen Sammelrohr ist
eine Einlassöffnung oder eine Auslassöffnung ausgebildet. Aufgrund der Ausbildung
einer Einlassöffnung oder einer Auslassöffnung an dem Sammelrohr wird in vorteilhafter
Weise am Wärmeübertrager keine gesonderte Zuführleitung benötigt. Das zu temperierende
Fluid, d. h. ein zu erwärmendes oder ein zu kühlendes Fluid, kann somit in der Einlassöffnung
an einem Sammelrohr eingeleitet und an eine Auslassöffnung an einem anderen Sammelrohr
ausgeleitet werden.
[0007] In einer ergänzenden Ausführungsform weist die wenigstens eine Befestigungseinrichtung
eine Aussparung, z. B. einen Schlitz, eine Bohrung oder ein Langloch auf, zur form-
und/oder kraftschlüssigen Befestigung an einem Rahmen eines Kraftfahrzeuges. Mittels
der Aussparung kann der Wärmeübertrager beispielsweise an einer Karosserie eines Kraftfahrzeuges
befestigt werden. Hierzu kann beispielsweise eine Schraube oder eine Niete als Befestigungsmittel
verwendet werden.
[0008] Vorzugsweise besteht der Wärmeübertrager wenigstens teilweise, insbesondere vollständig,
aus Metall, insbesondere Aluminium.
[0009] In einer Variante sind zwischen zwei Rohren Rippen, insbesondere Wellrippen, angeordnet
zur Vergrößerung der Oberfläche des Wärmeübertrages.
[0010] Zweckmäßig sind Komponenten des Wärmeübertrages, insbesondere das wenigstens eine
Rohr, das wenigstens eine Sammelrohr mit der wenigstens einen Befestigungseinrichtung
oder die Rippen, mittels Lot plattiert. Die Komponenten des Wärmeübertrages sind mit
einem Lot plattiert, um die Komponenten in einem Lötofen mittels Löten verbinden zu
können. Vor dem Löten müssen dabei die Komponenten zunächst mechanisch zusammengefügt
werden und können anschließend im Lötofen stoffschlüssig durch Löten verbunden werden.
[0011] In einer weiteren Ausführungsform sind die Komponenten des Wärmeübertragers mittels
des plattierten Lotes stoffschlüssig, insbesondere mittels Löten, miteinander verbunden.
[0012] Eine erfindungsgemäße Kraftfahrzeugklimaanlage umfasst einen in dieser Schutzrechtsanmeldung
beschriebenen Wärmeübertrager.
[0013] Erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines Wärmeübertragers, insbesondere
eines in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebenen Wärmeübertragers, mit den Schritten:
zur Verfügung stellen wenigstens eines Rohres, insbesondere Flachrohres, zum Durchleiten
eines zu temperierenden, insbesondere zu kühlenden Fluids, insbesondere eines Kältemittels,
zur Verfügung stellen wenigstens eines Sammelrohres, insbesondere von zwei Sammelrohren,
zum Fluidverbinden des wenigstens einen Rohres, zur Verfügung stellen wenigstens einer
Befestigungseinrichtung für den Wärmeübertrager, Verbinden des wenigstens einen Rohres
und des wenigstens einen Sammelrohres miteinander, so dass diese mechanisch miteinander
verbunden sind und eine fluidleitende Verbindung zwischen dem wenigstens einen Rohr
und dem wenigstens einen Sammelrohr besteht und Fixieren der wenigstens einen Befestigungseinrichtung
an dem wenigstens einen Sammelrohr, wobei die wenigstens eine Befestigungseinrichtung
an dem wenigstens einen Sammelrohr fixiert wird, indem die wenigstens eine Befestigungseinrichtung
und das wenigstens eine Sammeirohr als ein, vorzugsweise nur ein, Bauteil hergestellt
werden. Die wenigstens eine Befestigungseinrichtung und das wenigstens eine Sammelrohr
werden als ein Bauteil hergestellt, so dass dadurch kein gesondertes Fixieren der
Befestigungseinrichtung an dem Sammelrohr erforderlich ist.
[0014] In einer weiteren Ausgestaltung wird das wenigstens eine Rohr und/oder das wenigstens
eine Sammelrohr zur Verfügung gestellt, indem das wenigstens eine Rohr und/oder das
wenigstens eine Sammelrohr mittels Extrudieren hergestellt wird.
[0015] In einer ergänzenden Variante werden die wenigstens eine Befestigungseinrichtung
und das wenigstens eine Sammelrohr mittels Extrudieren hergestellt.
[0016] In einer weiteren Ausgestaltung werden die wenigstens eine Befestigungseinrichtung
und das wenigstens eine Sammelrohr aus Metall, insbesondere Aluminium oder Stahl,
hergestellt.
[0017] Insbesondere wird in die wenigstens eine Befestigungseinrichtung wenigstens eine
Aussparung, z. B. ein Schlitz, eine Bohrung oder ein Langloch, nach dem Extrudieren
eingearbeitet.
[0018] In einer weiteren Ausgestaltung wird die wenigstens eine Aussparung spanabhebend,
z. B. mittels Bohren oder Fräsen, und/oder mittels Stanzen eingearbeitet.
[0019] Vorzugsweise werden Komponenten des Wärmeübertrages, insbesondere das wenigstens
eine Rohr, das wenigstens eines Sammelrohr mit der wenigstens einen Befestigungseinrichtung
oder die Rippen, mittels Löten, beispielsweise in einem Lötofen, miteinander verbunden
und/oder das wenigstens eine Sammelrohr wird mit der wenigstens einen Befestigungseinrichtung
hergestellt, bevor das wenigstens eine Rohr mit dem wenigstens einen Sammelrohr, insbesondere
mittels Löten, verbunden wird.
[0020] In einer weiteren Ausgestaltung umfasst die Kraftfahrzeugklimaanlage ein Gehäuse
und/oder ein Gebläse und/oder einen Kältemittelverdampfer und/oder einen Verdichter
und/oder eine Heizeinrichtung und/oder eine Steuerungseinheit.
[0021] Im Nachfolgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf
die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:
- Fig. 1
- eine perspektivische Ansicht eines Sammelrohres mit zwei Befes- tigungseinrichtungen
aus dem Stand der Technik,
- Fig. 2
- eine perspektivische Ansicht eines Sammelrohres mit zwei Befes- tigungseinrichtungen
eines erfindungsgemäßen Wärmeübertra- gers und
- Fig. 3
- eine Vorderansicht des erfindungsgemäßen Wärmeübertragers.
[0022] In Fig. 3 ist ein als Kältemittelkondensator 2 ausgebildeter erfindungsgemäßer Wärmeübertrager
1 in einer Vorderansicht dargestellt. Der Kältemittelkondensator 2 ist Bestandteil
einer Kraftfahrzeugklimaanlage mit einem Verdampfer und einem Verdichter (nicht dargestellt).
Durch horizontal angeordnete, als Flachrohre 5 ausgebildete Rohre 3 strömt zu kondensierendes
und zu kühlendes Kältemittel. Die Rohre 3 münden an ihren jeweiligen Enden in ein
vertikales Sammelrohr 4, d. h. es sind zwei Sammelrohre 4 jeweils an den Enden der
Rohre 3 vorhanden. Das Sammelrohr 4 weist hierzu Rohröffnungen 6 auf, durch welche
die Flachrohre 5 in das Sammelrohr 4 eingeführt sind (Fig. 2), so dass Enden der Rohre
3 in das Sammelrohr 4 ragen. In Fig. 2 sind nur ein Teil der Rohröffnungen 6 dargestellt.
Zwischen den Rohren 3 sind als Rippen 7 ausgebildete Wellrippen 8 angeordnet, welche
mit den Rohren 3 in thermischer und mechanischer Verbindung stehen. Die Wellrippen
8 sind in Fig. 3 nur teilweise dargestellt. Dadurch wird die Fläche vergrößert, welche
zum Kühlen des Kältemittels zur Verfügung steht.
[0023] An den beiden Sammelrohren 4 sind jeweils zwei als Flansche 10 ausgebildete Befestigungseinrichtungen
9 angeordnet (Fig. 2 und 3). Die Flansche 10 weisen dabei als Schlitze 12 ausgebildete
Aussparungen 11 auf. In den Schlitzen 12 kann ein Befestigungsmittel, beispielsweise
eine Schraube, angeordnet werden und dadurch der Wärmeübertrager 1 beispielsweise
an eine Karosserie eines Kraftfahrzeuges befestigt werden (nicht dargestellt). Jeweils
ein Sammelrohr 4 mit den beiden Befestigungseinrichtungen 9 sind dabei als ein Bauteil
16 mittels Extrudieren aus Metall, insbesondere Aluminium, hergestellt. In das extrudierte
Profil werden dabei anschließend mittels Prägen die Flansche 10 mit den Schlitzen
12 eingearbeitet. Das Bauteil 16 wird somit einteilig hergestellt und besteht insgesamt
aus dem gleichen Material, vorzugsweise Aluminium. Das Bauteil 16 weist ferner eine
Einlassöffnung 15 auf. Durch die Einlassöffnung 15 wird das Kältemittel eingeleitet.
Das in Fig. 3 links dargestellte Sammelrohr 4 weist dabei unten eine nicht in Fig.
3 dargestellte Einlassöffnung 15 und das in Fig. 3 rechts dargestellte Sammelrohr
4 weist eine nicht dargestellte Auslassöffnung auf. Dadurch kann in dem Wärmeübertrager
1 das Kältemittel unmittelbar in das linke Sammelrohr 4 eingeleitet werden und aus
dem rechten Sammelrohr 4 aus der Auslassöffnung wieder ausgeleitet werden. Die beiden
oberen Enden der in Fig. 3 dargestellten Sammelrohre 4 sind dabei mittels eines nicht
dargestellten Stopfens verschlossen. Bei der Herstellung des Wärmeübertrages 1 werden
somit als Komponenten 13 des Wärmeübertragers 1 im Wesentlichen nur die Flachrohre
5, die Wellrippen 8 und das Bauteil 16 benötigt. Das Bauteil 16 umfasst dabei das
Sammelrohr 4 und die beiden Flansche 10 als Befestigungseinrichtungen 9. Die Komponenten
13 des Wärmeübertragers sind dabei mittels Lot plattiert. Zum Verbinden der Komponenten
13 des Wärmeübertrages 1 sind diese Komponenten 13 zunächst mechanisch zusammenzufügen
und anschließend können aufgrund der Plattierung der Komponenten 13 mit Lot die Komponenten
13 in einem Lötofen stoffschlüssig, d. h. mittels Löten, miteinander verbunden werden.
[0024] Die Rohre 3 und die Wellrippen 8 werden dabei ebenfalls vorzugsweise mittels Extrudieren
aus Aluminium hergestellt. Die Wellrippen 8 werden dabei nach dem Extrudieren noch
durch Umformen zu dem mäanderförmigen Wellrippen 8 umgeformt.
[0025] In Fig. 1 ist ein aus dem Stand der Technik bekanntes Sammelrohr 4 mit zwei Flanschen
10 als Befestigungseinrichtungen 9 abgebildet. Ferner ist an dem Sammelrohr 4 auch
eine Zuführleitung 14 zur Zuführung von Kältemittel durch eine Einlassöffnung 15 angeordnet.
Das Sammelrohr 4, die beiden Flansche 10 und die Zuführleitung 14 werden zunächst
als separate Bauteile, beispielsweise mittels Extrudieren, hergestellt. Die in Fig.
1 dargestellten Teile 4, 9, 14 müssen anschließend in aufwendiger und fehleranfälliger
Weise zunächst mechanisch zusammengefügt werden und nach dem mechanischen Zusammenfügen
können die in Fig. 1 dargestellten Teile 4, 9 und 14 aufgrund einer Plattierung mit
Löt stoffschlüssig in einem Lötofen verbunden werden. Die Herstellung des Wärmeübertrages
1 mit den in Fig. 1 dargestellten Teilen 4, 9 und 14 ist damit wesentlich aufwendiger
und teurer. Insgesamt betrachtet sind mit dem erfindungsgemäßen Wärmeübertrager 1
wesentliche Vorteile verbunden. Das Sammelrohr 4 mit den daran angeordneten beiden
Flanschen 10 als Befestigungseinrichtungen 9 wird zunächst als einheitliches Bauteil
durch Extrudieren und anschließendes Bearbeiten, d. h. Stanzen, hergestellt. Damit
brauchen bei der Herstellung des Wärmeübertragers 1 die Flansche 10 nicht in aufwendiger
Weise an dem Sammelrohr 4 befestigt werden. Dadurch können in vorteilhafter Weise
die Kosten gesenkt und die Fehleranfälligkeit bei der Herstellung reduziert werden.
Bezugszeichenliste
[0026]
- 1
- Wärmeübertrager
- 2
- Kältemitlelkondensator
- 3
- Rohr
- 4
- Sammelrohr
- 5
- Flachrohr
- 6
- Rohröffnung
- 7
- Rippen
- 8
- Wellrippen
- 9
- Befestigungseinrichtung
- 10
- Flansch
- 11
- Aussparung
- 12
- Schlitz
- 13
- Komponenten des Wärmeübertragers
- 14
- Zufuhrleitung
- 15
- Einlassöffnung
- 16
- Bauteil
1. Wärmeübertrager (1), insbesondere Kältemittelkondensator (2) für eine Kraftfahrzeugklimaanlage,
umfassend
- wenigstens ein Rohr (3), insbesondere Flachrohr (5), zum Durchleiten eines zu temperierenden,
insbesondere zu kühlenden, Fluids, insbesondere ein Kältemittel,
- wenigstens ein Sammelrohr (4), insbesondere zwei Sammelrohre (4), zum Fluidverbinden
des wenigstens einen Rohres (3),
- wenigstens eine Befestigungseinrichtung (9) für den Wärmeübertrager (1),
dadurch gekennzeichnet, dass
je ein Sammelrohr (4) und die wenigstens eine Befestigungseinrichtung (9) als ein
Bauteil (16) hergestellt sind.
2. Wärmeübertrager nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Befestigungseinrichtung (9) an dem wenigstens einen Sammelrohr
(4) fixiert ist, insbesondere dahingehend, dass die wenigstens eine Befestigungseinrichtung
(9) und das wenigstens eine Sammelrohr (4) stoffschlüssig, vorzugsweise ohne eine
Verbindungsnaht, mit dem gleichen Material verbunden sind aus dem die wenigstens eine
Befestigungseinrichtung (9) und das wenigstens eine Sammelrohr (4) besteht.
3. Wärmeübertrager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Befestigungseinrichtung (9) ein Steg eine Lasche oder ein Flansch
(10) ist und/oder an dem wenigstens einen Sammelrohr (4) eine Einlassöffnung oder
eine Auslassöffnung ausgebildet ist.
4. Wärmeübertrager nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Befestigungseinrichtung (9) eine Aussparung (11), z. B. einen
Schlitz (12), eine Bohrung oder ein Langloch, aufweist zur form- und/oder kraftschlüssigen
Befestigung an einem Rahmen einen Kraftfahrzeuges.
5. Wärmeübertrager nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeübertrager (1) wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, aus Metall,
insbesondere Aluminium, besteht.
6. Wärmeübertrager nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei Rohren (3) Rippen (7), insbesondere Wellrippen (8), angeordnet sind
zur Vergrößerung der Oberfläche des Wärmeübertrages (1).
7. Wärmeübertrager nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Komponenten (13) des Wärmeübertrages (1), insbesondere das wenigstens eine Rohr (3),
das wenigstens eines Sammelrohr (4) mit der wenigstens einen Befestigungseinrichtung
(9) oder die Rippen (7), mittels Lot plattiert sind.
8. Wärmeübertrager nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponenten (13) des Wärmeübertragers (1) mittels des plattierten Lotes stoffschlüssig,
insbesondere mittels Löten, miteinander verbunden sind.
9. Kraftfahrzeugklimaanlage,
dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftfahrzeugklimaanlage eine Wärmeübertrager (1) gemäß einem oder mehreren der
vorhergehenden Ansprüche umfasst.
10. Verfahren zur Herstellung eines Wärmeübertragers (1), insbesondere eines Wärmeübertragers
(1) gemäß einem oder mehrerer der Ansprüche 1 bis 8, mit den Schritten:
- zur Verfügung stellen wenigstens eines Rohres (3), insbesondere Flachrohres (5),
zum Durchleiten eines zu temperierenden, insbesondere zu kühlenden Fluids, insbesondere
eines Kältemittels,
- zur Verfügung stellen wenigstens eines Sammelrohres (4), insbesondere von zwei Sammelrohren
(4), zum Fluidverbinden des wenigstens einen Rohres (3),
- zur Verfügung stellen wenigstens einer Befestigungseinrichtung (9) für den Wärmeübertrager
(1),
- Verbinden des wenigstens einen Rohres (3) und des wenigstens einen Sammelrohres
(4) miteinander, so dass diese mechanisch miteinander verbunden sind und eine fluidleitende
Verbindung zwischen dem wenigstens einen Rohr (3) und dem wenigstens einen Sammelrohr
(4) besteht und
- Fixieren der wenigstens einen Befestigungseinrichtung (9) an dem
wenigstens einen Sammelrohr (4),
dadurch gekennzeichnet, dass
die wenigstens eine Befestigungseinrichtung (9) an dem wenigstens einen Sammelrohr
(4) fixiert wird, indem die wenigstens eine Befestigungseinrichtung (9) und das wenigstens
eine Sammelrohr (4) als ein Bauteil hergestellt werden.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Befestigungseinrichtung (9) und das wenigstens eine Sammelrohr
(4) mittels Extrudieren hergestellt werden.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Befestigungseinrichtung (9) und das wenigstens eine Sammelrohr
(4) aus Metall, insbesondere Aluminium oder Stahl, hergestellt, werden.
13. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass in die wenigstens eine Befestigungseinrichtung (9) wenigstens eine Aussparung (11),
z. B. ein Schlitz (12), eine Bohrung oder ein Langloch, nach dem Extrudieren eingearbeitet
wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Aussparung (11) spanabhebend, z. B. mittels Bohren oder Fräsen,
und/oder mittels Stanzen eingearbeitet wird.
15. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass Komponenten (13) des Wärmeübertrages (1), insbesondere das wenigstens eine Rohr (3),
das wenigstens eines Sammelrohr (4) mit der wenigstens einen Befestigungseinrichtung
(9) oder die Rippen (7), mittels Löten, beispielsweise in einem Lötofen, miteinander
verbunden werden und/oder das wenigstens eine Sammelrohr (4) mit der wenigstens einen
Befestigungseinrichtung (9) hergestellt wird bevor das wenigstens eine Rohr (3) mit
dem wenigstens einen Sammelrohr (4), insbesondere mittels Löten, verbunden wird.