Wärmeübertrager, insbesondere Kondensator für Klimaanlage

Abstract

 Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager, insbesondere Kondensator (1) für Klimaanlagen, insbesondere von Kraftfahrzeugen mit mindestens einem Sammelrohr (4) und mit mindestens einem Anschlussflansch (9), der mit dem Sammelrohr (4) stoffschlüssig verbunden ist und in kommunizierender Verbindung steht, wobei das Sammelrohr (4) einen Kragen (8) und der Anschlussflansch (9) eine Bohrung (10) aufweisen, in welcher der Kragen (8) vor der stoffschlüssigerl Verbindung fixierbar ist.
Es wird vorgeschlagen, dass der Kragen (8) durch eine Umformung mittels eines einen Polygonquerschnitt aufweisenden Stempels fixierbar ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager, insbesondere für Klimaanlagen, insbesondere von Kraftfahrzeugen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 ― bekannt durch die EP 1 439 367 A1. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines Wärmeübertragers nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 5.

[0002] Kondensatoren für Klimaanlagen von Kraftfahrzeugen werden heute vollständig aus Aluminiumteilen hergestellt und hartgelötet. Ein Kondensator besteht im Wesentlichen aus einem Kondensatorblock, der aus Flachrohren und Wellrippen aufgebaut ist, sowie beiderseits des Blockes angeordneten Sammelrohren, welcher in kommunizierender Verbindung mit den Rohren des Kondensatorblockes stehen. Die Sammelrohre und die Flachrohre des Kondensators werden von einem Kältemittel durchströmt, welches dem Kondensator aus einem Kältemittelkreislauf über Anschlussflansche zugeführt und wieder entzogen wird_ Die Anschlussflansche sind vorgefertigte separate Teile, die einerseits mit einem Sammelrohr des Kondensators und andererseits mit einer Kältemittelleitung verbunden werden.

[0003] Durch die US-A 5,477,919 wurde ein Kondensator für Klimaanlagen von Kraftfahrzeugen bekannt, bei welchem ein Kältemittelanschlussflansch mit einem Sammelrohr verbunden ist, wobei zur Herstellung eines dichten Kältemittelströmungskanals Buchsen zwischen Kättemittefflansch und Sammelrohr angeordnet und mit den zu verbindenden Teilen verlötet sind. Diese Flanschverbindung ist wegen der Vielzahl der Teile mit relativ hohen Herstellkosten verbunden.

[0004] Durch die EP 1 150 088 A2 wurde eine Verbindung zwischen einem Kältemittelanschlussflansch und einem Sammelrohr eines Kondensators bekannt, wobei der Kältemittelflansch einen angeformten Stutzen aufweist, welcher in eine Bohrung des Sammelrohres gesteckt und mittels eines Stempels derart aufgeweitet wird, dass eine Fixierung und Verankerung des Flansches auf dem Sammelrohr erreicht wird. Anschließend erfolgt die Verlötung von Sammelrohr und Flansch. Auch diese Art der Verbindung ist kostenaufwändig, insbesondere wegen der Ausbildung des Flansches.

[0005] Durch die oben genannte EP 1 439 367 A1, von der die Erfindung ausgeht, wurde (gemäß Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6) eine Verbindung zwischen einem Sammelrohr und einem Kältemiffelanschlussflansch bekannt, wobei das Sammelrohr zweiteilig ausgebildet ist und einen Deckel mit ausgeformtem Kragen aufweist, der in eine Bohrung des Anschlussflansches gesteckt wird. Dabei ist zur Fixierung des Anschlussflansches auf dem Sammelrohr ein leichter Klemmsitz vorgesehen. Nachteilig hierbei könnte sein, dass der Klemmsitz für eine sichere Fixierung nicht immer ausreichend ist und dass eine Verdrehung zwischen Anschlussflansch und Sammelrohr um die Achse des Kragens auftreten könnte.

[0006] Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Wärmeübertrager der eingangs genannten Art bezüglich seiner Herstellung, insbesondere hinsichtlich der Verbindung zwischen Anschlussflansch und Sammelrohr einfacher und sicherer zu gestalten sowie ein verbessertes Verfahren zur Fixierung des Anschlussflansches am Sammelrohr bereitzustellen.

[0007] Diese Aufgabe wird zunächst durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der in eine Bohrung des Anschlussflansches eingesetzte Kragen mittels eines Polygonstempels derart plastisch verformt wird, dass eine Fixierung erfolgt. Unter Polygonstempel ist ein Umform- oder Aufweitwerkzeug zu verstehen, welches keinen kreisrunden Querschnitt, sondern einen Polygonquerschnitt aufweist, der sich in Richtung auf eine Spitze hin leicht verjüngt. Beispielsweise kann der Polygonstempel drei, vier oder sechs Flächen aufweisen, die sich pyramidenartig verjüngen oder als Pyramidenstumpf ausgebildet sind. Mit diesem Werkzeug wird der im Anschlussflansch steckende Kragen verformt. Damit wird der Vorteil einer verbesserten Fixierung des Anschlussflansches auf dem Sammelrohr erreicht. Der für die nachfolgende Lötung vorbereitete, komplettierte Wärmeübertrager kann infolge der erfindungsgemäßen Fixierung ohne weitere Löthilfen in einem Lötofen gelötet werden, so dass eine Dichtlötung zwischen dem Kragen und dem Anschlussflansch erzielt wird.

[0008] In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung erfolgt durch das Hineindrücken des Polygonstempels in den Kragen des Sammelrohres eine Aufweitung des Kragens gegenüber der Bohrung des Anschlussflansches, wobei ein inniger Kontakt zwischen Kragen und Anschlussflansch im Bereich der Polygonecken bzw. -kanten hergestellt wird. Es erfolgt also nur eine partielle Aufweitung - bei einem Sechseckquerschnitt also nur an sechs Ecken bzw. Kanten, jeweils um 60 Grad auf dem Umfang versetzt. Dies begünstigt infolge Lotspaltbildung eine sichere Dichtlötung. Nach der Aufweitung mittels Polygonstempel weist der Innenquerschnitt des Kragens einen Polygon-, vorzugsweise einen Sechseckquerschnitt - wie ein Innensechskant - auf.

[0009] In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist das Sammelrohr zweiteilig, d. h. mit einem Deckel und Bodenteil ausgebildet, wobei der Kragen am Deckel angeformt ist. Dadurch ergeben sich Vorteile bei der Herstellung des Kragens und beim Fixieren mittels des Polygonstempels.

[0010] Die Aufgabe der Erfindung wird auch durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 5 gelöst. Erfindungsgemäβ ist vorgesehen, dass zunächst der aus dem Sammelrohr ausgeformte Kragen in die Bohrung des Anschlussflansches eingesetzt und anschließend mittels des Polygonstempels durch Aufweitung fixiert wird. Anschlussflansch und Sammelrohrdeckel sind danach hinreichend fest miteinander verbunden, dass danach eine Lötung ohne weitere Hilfsmittel erfolgen kann.

[0011] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1

einen Ausschnitt eines Kondensators mit einem Anschlussflansch vor dessen Montage,

Fig. 2

den auf dem Sammelrohr des Kondensators montierten Anschlussflansch und

Fig. 3

eine Ansicht von innen auf das Sammelrohr im Bereich des Anschlussflansches.

[0012] Fig. 1 zeigt einen Eckausschnitt eines Kondensators 1 für eine nicht dargestellte Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges. Der Kondensator 1 weist einen aus Flachrohren 2 und nicht dargestellten Rippen bestehenden Kondensatorblock 3 auf, welcher mit einem Sammelrohr 4 verbunden ist. Ein weiteres Sammelrohr auf der entgegengesetzten Seite des Kondensatorblockes ist nicht dargestellt. Das Sammelrohr 4 ist zweiteilig ausgebildet, d. h. es weist einen Boden 5 und einen Deckel 6 auf, welche einen etwa halbkreisförmigen Querschnitt aufweisen und ineinander gesetzt sind. Stimseitig ist das Sammelrohr 4 durch eine Endwand 7 abgeschlossen und bildet einen Hohlraum, welcher mit den Flachrohren 2 kommuniziert. Aus dem Deckel 6 ist ein Kragen 8 einstückig ausgeformt, d. h. durch Lochstanz-Prägen.

[0013] In der Zeichnung oberhalb des Sammelrohres 4 ist ein Anschlussflansch 9 dargestellt, der mit dem Sammelrohr 4 zu verbinden ist. Der Anschlussflansch 9 weist eine Durchgangsbohrung 1 D auf, welche einerseits mit einer nicht dargestellten Käftemlftelanschlussleitung und andererseits mit dem Kragen 8 des Sammelrohres 4 verbunden wird. Die in der Zeichnung dargestellten Einzelteile 2, 5, 6, 7, 8, 9 bestehen aus Aluminium bzw. Aluminiumlegierungen und werden miteinander verlötet. Zur Vorbereitung des Lötprozesses werden alle Teile zusammengefügt, insbesondere wird der Anschlussflansch 9 mit seiner Durchgangsbohrung 10 auf den Kragen 8 des Sammelrohres 4 gesetzt. Damit erfolgt bereits eine vorläufige Positionierung und Zentrierung des Anschlussflansches 9 auf dem Sammelrohr 4.

[0014] Fig. 2 zeigt den Flansch 9, aufgesetzt auf den Deckel 6 des Sammelrohres 4.

[0015] Fig. 3 zeigt eine Ansicht in Richtung X auf den Deckel 6, wobei der Strömungsquerschnitt des Kragens 8 als geschwärzte Kreisfläche 8a erscheint. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Kreisquerschnitt 8a mittels eines nicht dargestellten Polygonstempels verformt, d. h. insbesondere gegenüber der Durchgangsbohrung 10 des Anschlussflansches 9 aufgeweitet wird. Unter Polygonstempel soll ein domförmiges Werkzeug verstanden werden, welches einen nicht kreisförmigen, polygonförmigen Querschnitt aufweist, welcher sich in Stossrichtung verjüngt, d. h. keilförmig oder pyramidenstumpfförmig ausgebildet ist. Insofern erfolgt eine Verformung des Innendurchmessers des Kragens 8 im Wesentlichen über die Polygonkanten, welche sich in das Material des Kragens 8 eingraben und dieses nach außen drücken, wodurch eine Pressung entsteht. Der Querschnitt des Polygonstempels hat vorzugsweise die Form eines regelmäßigen Sechsecks, wobei allerdings auch mehr oder weniger Ecken möglich sind. Durch diese Umformung des Kragens wird eine hinreichende Fixierung zwischen Sammelrohr 4, respektive Deckel 6 und Anschlussflansch 9 erreicht. In diesem fixierten Zustand können Anschlussflansch 9 und Deckel 6 sowie der gesamte Kondensator 1 in einem Arbeitsgang in einem nicht dargestellten Lötofen gelötet werden.

Ansprüche

1. Wärmeübertrager, insbesondere Kondensator (1) für Klimaanlagen, insbesondere von Kraftfahrzeugen mit mindestens einem Sammelrohr (4) und mit mindestens einem Anschlussflansch (9), der mit dem Sammelrohr (4) stoffschlüssig verbunden ist und in kommunizierender Verbindung steht, wobei das Sammelrohr (4) einen Kragen (8) und der Anschlussflansch (9) eine Bohrung (10) aufweisen, in welcher der Kragen (8) vor der stoffschlüssigen Verbindung fixierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kragen (8) durch eine Umformung mittels eines einen Polygonquerschnitt aufweisenden Stempels fixierbar ist.

2. Wärmeübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kragen (8) einen Innenquerschnitt (8a) aufweist, der mittels des Polygonstempels gegen die Bohrung (10) aufweitbar ist.

3. Wärmeübertrager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Sammelrohr (4) zweiteilig ausgebildet ist und einen Boden (5) und einen Deckel (6) aufweist, an welchem der Kragen (8) einstückig angeformt ist.

4. Wärmeübertrager nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kragen (8) nach der Umformung bzw. Aufweitung einen Innenquerschnitt (8a) mit der Form eines Polygons, vorzugsweise eines regelmäßigen Sechsecks aufweist.

5. Verfahren zur stoffschlüssigen Verbindung, insbesondere zum Löten eines Wärmeübertragers (1) mit mindestens einem Sammelrohr (4) und einem daran zu befestigenden Anschlussflansch (8), dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Sammelrohr (4, 6) ein Kragen (8) ausgeformt, dass der Anschlussflansch (9) auf dem Sammelrohr (4, 6) positioniert und der Kragen (8) in eine Bohrung (10) des Anschlussflansches (9) eingesetzt, anschließend mittels eines Polygonstempels umgeformt, damit fixiert und anschließend in einem Lötofen gelötet wird.

Zeichnung