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(11) | EP 2 196 750 A2 |
| (12) | EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG |
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| (54) | Sammler eines Wärmeübertragers, insbesondere für eine Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges sowie Wärmeübertrager, insbesondere Verdampfer für eine Kraftfahrzeugklimaanlage |
| (57) Die Erfindung betrifft einen Sammler (1) eines Wärmeübertragers, insbesondere für
eine Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges, wobei der Sammler (1) zwei durch Umformung
hergestellte Blechteile, ein Bodenteil (2) und ein Deckelteil (3) umfasst, die jeweils
einen umlaufenden LötFalz (2a, 3a) sowie mindestens eine Längstrennwand und/oder mindestens
eine Quertrennwand (2b, 3b) aufweisen, die miteinander zur Bildung von Kammern (3d)
Lötflächen bilden. Es wird vorgeschlagen, dass die Lötfalze (2a, 3a) in mindestens einer ersten Lötebene und die Lötflächen zwischen den Trennwänden (2b, 3b) in mindestens einer zweiten, von der mindestens einen ersten verschiedenen Ebene angeordnet sind. |
[0001] Die Erfindung betrifft einen Sammler eines Wärmeübertragers, insbesondere für eine Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie einen Wärmeübertrager, insbesondere einen Verdampfer für eine Kraftfahrzeugklimaanlage nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 14.
[0002] Durch die EP 1 192 402 B1 wurde ein Wärmeübertrager, insbesondere ein Verdampfer für eine Kraftfahrzeugklimaanlage bekannt. Der Verdampfer weist einen Sammler auf, welcher einen Rohrboden zur Aufnahme von Rohrenden sowie eine mit dem Rohrboden zu verbindende Endkammer aufweist. Die Endkammer weist Längs- und/oder Quertrennwände auf, welche mit dem Rohrboden einzelne Kammern abteilen. Endkammer und Rohrboden werden miteinander verlötet, wobei sich sämtliche Lötflächen, nämlich der umlaufende Randbereich sowie die Trennwände in einer gemeinsamen Ebene befinden. Nachteilig bei dieser Lösung ist, dass Rohrboden und Endkammer vor dem Verlöten nicht gegeneinander positionierbar sind.
[0003] Durch die DE 10 2008 023 055 A1 der Anmelderin wurde ein Verdampfer bekannt, welcher einen aus zwei durch Umformung hergestellten Blechteilen aufgebauten Sammler aufweist. Eines der beiden Blechteile ist als Rohrboden mit einer Vielzahl von Durchzügen ausgebildet, in welchen Rohrenden eines Rohr/Rippen-Blockes aufgenommen werden. Das andere der beiden Blechteile ist als Anschlussplatte ausgebildet und weist eine Vielzahl von Öffnungen für die Einspritzung und den Auslass von Kältemittel auf. In die Anschlussplatte und in den Rohrboden sind Längs- und Quertrennwände eingeformt, welche den Sammler in eine Vielzahl von Kammern unterteilen. Anschlussplatte und Rohrboden sind im Bereich eines umlaufenden Lotfalzes und im Bereich der sich stirnseitig kontaktierenden Trennwände verlötet.
[0004] Ausgehend von diesem Stand der Technik, ist es Aufgabe der Erfindung, einen Sammler der eingangs genannten Art derart auszubilden, dass eine einfache Positionierung beider miteinander zu verlötender Blechteile möglich ist. Es ist ferner Aufgabe der Erfindung, einen Wärmeübertrager der eingangs genannten Art mit einem verbesserten Sammler auszustatten.
[0005] Die Aufgabe der Erfindung wird durch die unabhängigen Ansprüche 1 und 14 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
[0006] Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Lötflächen zwischen den Trennwänden in einer anderen Ebene als die umlaufenden Lötfalze angeordnet sind. Die Lötflächen zwischen den Trennwänden liegen also nicht in derselben Ebene, in welcher der umlaufende Lötfalz von Boden- und Deckelteil angeordnet ist. Durch den Versatz der Lötflächen gegenüber dem Lötfalz ergibt sich der Vorteil, dass sich beide Blechteile, die miteinander zu verlöten sind, zueinander positionieren. Damit entfällt ein zusätzlicher Arbeitsschritt, d. h. das Herstellungsverfahren, insbesondere die Vorbereitung der Teile für den anschließenden Lötprozess wird vereinfacht.
[0007] Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Lötfalze in einer ersten Ebene und die Lötflächen der Trennwände im Wesentlichen in einer zweiten Ebene angeordnet sind, welche gegenüber der ersten Ebene parallel versetzt ist. Zwischen den versetzten Lötflächen und dem umlaufenden Lötfalz sind Übergänge verschiedener Art vorgesehen, beispielsweise durch eine kontinuierliche Schräge oder durch einen kurzen steilen Absatz. Für eine bessere Verlötung an den Übergängen zum Lötfalz können Ausrundungen oder Ausbuchtungen vorgesehen werden, wodurch eine verbesserte Dichtlötung erzielt wird.
[0008] Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform können die Lötflächen und der umlaufende Lötfalz V-förmig, d. h. in zwei geneigten, sich im Bereich der Längsmittelebene des Sammlers schneidenden Ebenen angeordnet sein. Eine Hälfte der Querwände bildet somit mit einem benachbarten Lötfalz eine erste Ebene, und die zweite Hälfte der Querwände bildet mit dem benachbarten Lötfalz eine zweite Ebene. Auch durch diese V-Form erfolgt eine Positionierung beider zu verlötender Blechteile.
[0009] Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Bodenteil als Rohrboden mit Durchzügen zur Aufnahme von Rohren bzw. Rohrenden ausgebildet. Dagegen ist das Deckelteil als Anschlussplatte mit Anschlussöffnungen für ein Strömungsmedium ausgebildet.
[0010] Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann das Deckelteil als Umlenkplatte ausgebildet sein, welche in Verbindung mit einem Rohrboden eine Umlenkung des Strömungsmediums in Tiefenrichtung, d. h. von einer Rohrreihe in die andere bewirkt.
[0011] Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Wärmeübertrager als Verdampfer ausgebildet, d. h. der Sammler sowie die in ihn mündenden Rohre werden von einem Kältemittel eines Kältemittelkreislaufs durchströmt.
[0012] Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind die Lötflächen der Trennwände im Rohrboden gegenüber dessen umlaufenden Lötfalz abgesenkt, während gleichzeitig die Lötflächen der Trennwände in der Anschlussplatte gegenüber deren umlaufenden Lötfalz erhöht sind. Diese Variante bietet vor allem fertigungstechnische, insbesondere umformtechnische Vorteile bei der Umformung der Blechteile.
[0013] Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben, wobei sich weitere Merkmale und/oder Vorteile aus der Beschreibung und/oder Zeichnung ergeben können. Es zeigen
- Fig. 1
- einen Sammler, bestehend aus einer Anschlussplatte und einem Rohrboden, als erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung,
- Fig. 1a, 1b
- die Anschlussplatte des Sammlers,
- Fig. 1c, 1d
- den Rohrboden des Sammlers,
- Fig. 2
- einen Querschnitt durch den Sammler gemäß Fig. 1,
- Fig. 2a, 2b
- jeweils Schnitte durch die Quertrennwände von Anschlussplatte und Rohrboden,
- Fig. 3
- einen Längsschnitt durch den Sammler gemäß Fig. 1,
- Fig. 3a, 3b
- jeweils einen Schnitt durch die Längstrennwand von Anschlussplatte und Rohrboden,
- Fig. 4
- eine schematisierte Skizze für den Zusammenbau von Anschlussplatte und Rohrboden,
- Fig. 5a
- eine Umlenkplatte mit Quertrennwänden in einer Ansicht von oben,
- Fig. 5b
- die Umlenkplatte in einer Ansicht von unten,
- Fig. 5c
- die Umlenkplatte im Schnitt durch eine Quertrennwand,
- Fig. 6
- einen Sammler im Querschnitt als zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung,
- Fig. 6a, 6b
- jeweils einen Schnitt durch die Quertrennwände von Anschlussplatte und Rohrboden,
- Fig. 7
- den Sammler im Längsschnitt,
- Fig. 7a, 7b
- jeweils Schnitte durch die Längstrennwände von Anschlussplatte und Rohrboden,
- Fig. 8
- einen Sammler als drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung im Querschnitt,
- Fig. 8a, 8b
- jeweils Schnitte durch die Quertrennwand von Anschlussplatte und Rohrboden,
- Fig. 9
- einen Längsschnitt durch den Sammler,
- Fig. 9a, 9b
- jeweils Schnitte durch die Längstrennwand von Anschlussplatte und Rohrboden,
- Fig. 10
- einen Sammler als viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung im Querschnitt,
- Fig. 10a, 10b
- jeweils Schnitte durch die Quertrennwand von Anschlussplatte und Rohrboden,
- Fig. 11
- einen Längsschnitt durch den Sammler und
- Fig. 11a, 11b
- jeweils Schnitte durch die Längstrennwand von Anschlussplatte und Rohrboden.
Fig. 1 zeigt einen Sammler 1, welcher aus zwei durch Umformung hergestellten Blechteilen 2, 3, einem als Rohrboden ausgebildeten Bodenteil und einem als Anschlussplatte 3 ausgebildeten Deckelteil besteht. Ein derartiger Sammler ist von seinem grundsätzlichen Aufbau und seiner Funktion her durch die eingangs genannte DE 10 2008 023 055 A1 der Anmelderin bekannt, insbesondere aus den Figuren 5 und 6. Wegen weiterer Einzelheiten wird daher auf diese Druckschrift verwiesen, deren Offenbarungsgehalt vollumfänglich in den Offenbarungsgehalt der vorliegenden Anmeldung einbezogen wird. Der Sammler ist somit Teil eines von Kältemittel durchströmten Verdampfers für eine Kraftfahrzeugklimaanlage.
Fig. 1a und Fig. 1b zeigen die Anschlussplatte 3 als Einzelteil in perspektivischen Darstellungen, jeweils in einer Ansicht von oben und von unten. Die Anschlussplatte 3 weist einen umlaufenden, eben ausgebildeten Lötfalz 3a, mehrere Quertrennwände 3b sowie eine Längstrennwand 3c auf, was insbesondere aus Fig. 1b ersichtlich ist. Durch die Quertrennwände 3b und die Längstrennwand 3c werden eine Vielzahl von Kammern 3d abgeteilt. Die Stirnflächen der Trennwände 3b, 3c liegen nicht in derselben Ebene wie der umlaufende Lötfalz 3a, sondern sind gegenüber dem Lötfalz 3a erhaben oder erhöht, was wiederum aus Fig. 1b ersichtlich ist.
Fig. 1c und Fig. 1d zeigen - analog zur Fig. 1a, 1b - den Rohrboden 2, welcher ebenfalls einen umlaufenden Lötfalz 2a, eine Vielzahl von Quertrennwänden 2b und eine Längstrennwand 2c aufweist, welche gegenüber dem umlaufenden Lötfalz 2a abgesenkt sind, d. h. die Trennwände 2b, 2c liegen mit ihren Stirnflächen unterhalb der Ebene des Lötfalzes 2a. Der Rohrboden 2 weist eine Vielzahl von Kammern 2d auf, welche den Kammern 3d der Anschlussplatte 3 entsprechen, sowie eine Vielzahl von Durchzügen 2e, welche aus den Böden der Kammern 2d ausgeformt und ausgestanzt sind und der Aufnahme von nicht dargestellten Rohrenden des Verdampfers dienen.
Fig. 2 und Fig. 3 zeigen die Trennwände 2b, 3b, 2c, 3c in einer Schnittdarstellung, wodurch deren Geometrie klarer zum Ausdruck kommt als in der perspektivischen Darstellung gemäß Fig. 1 sowie 1a bis 1d. Fig. 2 zeigt einen Teil des Sammlers 1 in einem Querschnitt im Bereich einer Quertrennwand 2b, 3b. In Fig. 2a ist die Anschlussplatte 3 im Schnitt durch die Quertrennwand 3b dargestellt. Man erkennt, dass die Quertrennwand 3b gegenüber der Ebene des Lötfalzes 3a erhaben (in der Zeichnung nach unten versetzt) ausgebildet ist und jeweils in einer kontinuierlichen Schräge bis zur Mitte verläuft, wo sie sich mit der Längstrennwand (hier nicht dargestellt) kreuzt. In Fig. 2b verläuft die Quertrennwand 2b gegenüber der Ebene des umlaufenden Lötfalzes 2a in der Zeichnung schräg nach unten, jeweils bis zur Mitte, d. h. die Quertrennwand 2b im Rohrboden 2 ist abgesenkt gegenüber der Ebene des Lötfalzes 2a. Fig. 2 zeigt, wie die Anschlussplatte 3 und der Rohrboden 2 nach dem Fügen aufeinander liegen.
Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt durch den Sammler 1 im Bereich der Längstrennwand 2c/3c.
Fig. 3a und Fig. 3b zeigen jeweils einen Schnitt durch die Längstrennwand 3c der Anschlussplatte 3 durch die der Längstrennwand 2c des Rohrbodens 2. Man erkennt, dass beide Längstrennwände 2c, 3c gegenüber dem umlaufenden Lötfalz 2a, 3a versetzt sind. Die Längstrennwand 3c ist gegenüber dem Lötfalz 3a erhaben oder erhöht, und die Längstrennwand 2c im Rohrboden 2 ist gegenüber der Ebene des Lötfalzes 2a abgesenkt. Die Längstrennwände 2c, 3c verlaufen im überwiegenden Teil des Sammlers in einer zu den Lötfalzen 2a, 3a parallel versetzten Ebene und bilden jeweils an den Endseiten schräg verlaufende Übergänge ü1, ü2 oder Schrägflächen, die sich jeweils vom Lötfalz 2a bzw. 3a bis zur ersten Quertrennwand erstrecken.
Fig. 4 zeigt eine schematische Skizze für den Zusammenbau des Rohrbodens 2 mit der Anschlussplatte
3, deren Bezugszahlen hier übernommen werden. Die Trennwände, insbesondere die Längstrennwände
2c, 3c von Rohrboden 2 und Anschlussplatte 3 sind bezüglich ihrer Absenkung bzw. Erhöhung
gegenüber dem umlaufenden Lotfalz 2a, 3a derart toleriert, dass sich im Bereich der
Stirnflächen der Trennwände 2c, 3c in jedem Fall ein Kontakt ergibt, während sich
zwischen den gegenüberliegenden Lötfalzen 2a, 3a ein definierter Spalt s ergibt. Nach
dem Fügen von Rohrboden 2 und Anschlussplatte 3 wird der Spalt s in einem Verstemmvorgang
ausgeglichen bzw. auf Null gedrückt.
Darüberhinaus kann in einer weiteren Variation das Material der Anschlussplatte 3
in den Ecken bzw. Übergangsbereichen von Schräge auf Horizontale gezielt in die vorgegebene
Form jener Ecken bzw. Übergangsbereiche des Rohrbodens 2 verpresst werden, um eine
verbesserte Absicherung der Dichtlötung der beiden Platten zu erzielen. Jene vorgegebene
Form kann z.B. eine Mulde, eine genau aufeinander abgestimmte Paßform ooder ähnliches
sein.
Fig. 5a, Fig. 5b und Fig. 5c zeigen jeweils eine Umlenkplatte 4 in verschiednen perspektivischen Ansichten und in einem Querschnitt. Die Umlenkplatte 4, welche ebenfalls mit einem nicht dargestellten Rohrboden gefügt wird, ist auf der dem Sammler gegenüberliegenden Seite des Rohr/Rippen-Blocks angeordnet und bewirkt eine Umlenkung des Kältemittels in Tiefenrichtung. Die Umlenkplatte 4 weist einen in einer Ebene angeordneten umlaufenden Lötfalz 4a sowie mehrere Quertrennwände 4b auf. Fig. 5b lässt erkennen, dass die Stirn- oder Kontaktflächen der Trennwände 4b gegenüber dem umlaufenden Lötfalz 4a erhöht bzw. erhaben ausgebildet sind.
Fig. 5c zeigt den Verlauf einer Quertrennwand 4b der Umlenkplatte 4 im Schnitt, d. h. die Quertrennwand 4b verläuft in der Zeichnung jeweils vom äußeren Lötfalz 4a in einer Schräge mit konstanter Neigung bis zur Mitte.
Fig. 6 zeigt als zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung einen Sammler 5 mit einem Rohrboden 6 und einer Anschlussplatte 7 in 3-D-Darstellung, und im Bereich einer Quertrennwand 6b, 7b geschnitten.
Fig. 6a und Fig. 6b zeigen jeweils einen Schnitt durch den Rohrboden 6 und die Anschlussplatte 7 im Bereich der Quertrennwände 6b, 7b, deren geneigter Verlauf dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2a, 2b entspricht.
Fig. 7 zeigt einen Längsschnitt durch den Sammler 5 im Bereich einer Längstrennwand 6c/7c.
Fig. 7a und Fig. 7b zeigen jeweils einen Längsschnitt durch den Rohrboden 6 und die Anschlussplatte 7 im Bereich der Trennwände 6c, 7c. Man erkennt, dass die Trennwand 7c gegenüber dem umlaufenden Lötfalz 7a in einer parallel versetzten Ebene (in der Zeichnung nach unten) angeordnet ist. Die Übergänge der parallel versetzten Trennwände 6c, 7c sind als kurze, relativ steil verlaufende Absätze a1, a2 ausgebildet.
Fig. 8 zeigt als drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung einen Sammler 8, welcher einen Rohrboden 9 und eine Anschlussplatte 10 aufweist, in perspektivischer Darstellung und im Bereich einer Quertrennwand 9b/10b geschnitten.
Fig. 8a und Fig. 8b zeigen jeweils Querschnitte der Anschlussplatte 10 und des Rohrbodens 9 im Bereich einer Quertrennwand 10b und einer Quertrennwand 9b, welche jeweils durch kurze steile Absätze a3, a4 in einen äußeren Lötfalz 10a, 9a übergehen.
Fig. 9 zeigt den Sammler 8 in perspektivischer Darstellung und im Bereich einer Längstrennwand 9c/10c geschnitten. Die Figuren 9a, 9b zeigen die Anschlussplatte 10 und den Rohrboden 9 jeweils in einem Längsschnitt durch die Längstrennwände 10c, 9c, welche in einer zum umlaufenden Lötfalz 10a, 9a parallel versetzen Ebene angeordnet sind. Die Übergänge zwischen der erhöhten Trennwand 10c gegenüber dem Lötfalz 10a und der abgesenkten Trennwand 9c gegenüber dem umlaufenden Lötfalz 9a werden durch relativ kurze steile Absätze a5, a6 gebildet.
Fig. 10 zeigt als viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung einen Sammler 11 in perspektivischer Darstellung, umfassend einen Rohrboden 12 und eine Anschlussplatte 13, welche jeweils einen umlaufenden Lötfalz 12a, 13a aufweisen. Eine Quertrennwand 12b/13b ist im Schnitt dargestellt.
Fig. 10a und Fig. 10b zeigen jeweils einen Schnitt durch die Quertrennwände 12b, 13b, welche zusammen mit den umlaufenden Lötfalzen 12a, 13a zwei gegeneinander geneigte Ebenen in V-Form bilden. Die Lötfalze 12a, 13a weisen also die gleiche Neigung wie die benachbarte Hälfte einer Quertrennwand 12b, 13b aufweist.
Fig. 11 zeigt den Sammler 11 in perspektivischer Darstellung und im Bereich einer Längstrennwand 12c/13c geschnitten. Der Lötfalz 12a, 13a verläuft - entsprechend der V-Form - fallend in Richtung auf die Längsschnittebene.
Fig. 11a und Fig. 11b zeigen jeweils einen Schnitt durch die Anschlussplatte 13 und den Rohrboden 12 im
Bereich der Längstrennwände 13c, 12c, welche beide durchgehend geradlinig verlaufen.
Nach einer nicht dargestellten weiteren Ausführungsform der Erfindung kann in Abänderung
der Darstellung in Fig. 10a, 10b der umlaufende Lötfalz 13a, 12a gegenüber den geneigten
Quertrennwänden 12b, 13b derart abgewinkelt sein, dass die sich auf den Längsseiten
des Sammlers gegenüberliegenden Lötfalze 12a, 13a in einer gemeinsamen Ebene angeordnet
sind.
[0014] Die beiden Platten - Anschlussplatte und Rohrboden - werden durch Clinchen miteinander verbunden. Hierbei weist der Rohrboden Durchgangslöcher in Plattenmitte bzw. Ausklinkungen an den Plattenrändern auf (siehe Fig. 1c), in die das Material der Anschlussplatte verformt ist bzw. verpresst wird, um die beiden Platten miteinander zu verbinden. Alternativ ist auch eine Materialverdrängung mittels Prägestempel in den jeweiligen Bereichen durch beide Platten denkbar, d.h. ohne vorheriges Stanzen eines Durchgangsloch in der Rohrbodenplatte, der Prägestempel hinterläßt dabei eine Vertiefung in der oberen Platte.
IN DER BESCHREIBUNG AUFGEFÜHRTE DOKUMENTE
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde ausschließlich zur Information des Lesers aufgenommen und ist nicht Bestandteil des europäischen Patentdokumentes. Sie wurde mit größter Sorgfalt zusammengestellt; das EPA übernimmt jedoch keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
In der Beschreibung aufgeführte Patentdokumente