DE69709263T2 - Kondensator für Klimaanlage für Fahrzeuge - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Kondensator für Klimaanlagen für Fahrzeuge.
• Genauer bezieht sich die Erfindung auf einen Kondensator des sogenannten Baukasten-Typs, umfassend mindestens eine Reihe Röhren, die an einer Reihe im Wesentlichen flacher Rippen befestigt sind, und zwar durch mechanische Ausdehnung der Röhren, nachdem sie in fluchtende Löcher in den Rippen eingesetzt worden sind.
• Kondensatoren für Fahrzeug-Klimaanlagen bilden wegen der harten Betriebsbedingungen, denen sie unterworfen sind, eine ganz besondere Klasse von Wärmetauschern. Die Drücke im Inneren der Röhren können Werte in Höhe von 30 bar erreichen, bevor ein Sicherheitssystem durch Abschalten des Systems eingreift. Die Betriebstemperaturen des Kondensators erreichen Spitzenwerte von 120-143ºC. Diese Betriebsbedingungen unterscheiden im Wesentlichen die strukturellen Charakteristika eines Kondensators von jenen anderer Wärmetauscher-Typen, die in einem Fahrzeug vorhanden sind.
• Kondensatoren, die mittels Schweißlöt-Montagetechniken hergestellt wurden, verwenden Röhren mit einer Mehrzahl an Mikroröhren, die durch Wände oder Rippen getrennt sind, welche es der Röhre ermöglichen, harten Betriebsbedingungen zu widerstehen, ohne eine permanente Verformung oder Schäden mit einem Austreten von Kühlflüssigkeit nach außen zu erleiden. Obwohl Kondensatoren dieses Typs in Hinblick auf das Wärmetauscher- Leistungsvermögen und die optimale Konstruktionsfestigkeit bestmögliche Leistungen erbringen, haben sie den Nachteil sehr hoher Kosten.
• Baukasten-Kondensatoren sind kostengünstiger als schweißgelötete, haben jedoch im Allgemeinen eine geringere Wärmetauscheffizienz. Dies liegt hauptsächlich an der Tatsache, dass das Baukastenprinzip Röhren mit kreisförmigem Querschnitt anwendet, deren stabile Form es ihnen ermöglicht, den im System vorhandenen hohen Druckpegeln zu widerstehen. Die Form der Röhren hemmt jedoch die Wärmetauschleistung des Kondensators in hohem Maß.
• Das Dokument EP-A-0 633 435 des Anmelders beschreibt einen Baukasten-Kondensator mit Röhren mit länglichem Querschnitt. Röhren diesen Typs verbessern die Leistungen des Kondensators in Bezug auf die Wärmetauscheffizienz beträchtlich. Röhren mit länglichem Querschnitt verursachen jedoch Schwierigkeiten in Hinblick auf die Konstruktionsfestigkeit. Das zuvor erwähnte Dokument EP-A-0 633 435 löst das Problem der geringeren Konstruktionsfestigkeit von Röhren mit länglichem Querschnitt im Vergleich zu Röhren mit kreisförmigem Querschnitt mittels der Anwendung bestimmter Abmessungen der gesamten Baugruppe von Röhrenrippen.
• Die Konstruktion des in diesem Dokument beschriebenen Wärmetauschers erzielte optimale Versuchsergebnisse und kann den normalen, während der Verwendung in einem Fahrzeug auftretenden thermischen und mechanischen Belastungen widerstehen.
• Tests haben jedoch gezeigt, dass es noch kritische Punkte in Hinblick auf die Konstruktionsfestigkeit gibt, insbesondere wenn der Kondensator Labortests unterzogen wird, die härtere Belastungsbedingungen als jene, die normalerweise während der Verwendung des Kondensators in einem Fahrzeug entstehen, hervorrufen.
• Insbesondere haben Labortests das Vorhandensein von Schwachpunkten gezeigt, die insbesondere als Resultat von Stoßdruck-Belastungstests nachgeben könnten. Ein typischer Test dieser Art sieht vor, dass der Kondensator auf eine Temperatur von etwa 100ºC gebracht wird und die Röhren vom Inneren durch einen Druck belastet werden, der wechselweise zwischen 5 und 30 bar bei einer Frequenz in Höhe von 0,5-3 Hz variabel ist.
• Die DE-A-41 22 904 offenbart Ölkühler für Kraftfahrzeuge, die eine Reihe flacher Röhren umfassen. Zickzackförmige wärmeableitende Metalltafeln sind beispielsweise durch Löten zwischen nebeneinanderliegenden Röhren dieser Reihe verbunden. Auf jeder Seite dieser Röhrenreihe ist eine Überbrückungsröhre vorgesehen, welche einen kreisförmigen Querschnitt haben kann. Diese Überbrückungsröhren haben einen Querschnitt, der größer, vorzugsweise in einem beträchtlichen Ausmaß größer ist als der gesamte Querschnitt der ganzen Reihe flacher Röhren und bilden einen alternativen Kreislauf zum Umgehen dieser Röhrenreihe bei tiefen Temperaturen, wenn das Öl so dick wird, dass es kaum durch die flachen Röhren der Reihe fließen kann.
• Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung von Verbesserungen an den Baukasten-Kondensatoren, die Röhren mit länglichem Querschnitt haben, wodurch die Risiken, dass sie nachgeben, selbst bei Stoßdruck-Testbedingungen ausgeschaltet oder reduziert werden.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung wird dieses Ziel durch einen Wärmetauscher mit den den Gegenstand des angeschlossenen Anspruchs bildenden charakteristischen Eigenschaften erreicht.
• Genauer gesagt, es wurde festgestellt, dass bei Stoßdruck-Belastungstests die Röhren an den Enden der Reihe die Punkte mit der größten Wahrscheinlichkeit des Nachgebens bilden.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung werden zwecks Überwindung dieses Problems an den Enden der Reihe Röhren mit kreisförmigem Querschnitt und im inneren Teil der Reihe Röhren mit länglichem Querschnitt verwendet.
• Wegen dieser charakteristischen Eigenschaft wird an den Enden der Röhre eine größere Konstruktionsfestigkeit der Baugruppe von Röhrenrippen erzielt, und zwar wegen dem größeren inneren Widerstand gegenüber einer radialen Verformung von Röhren mit kreisförmigem Querschnitt.
• Weitere charakteristische Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden im Laufe der nachfolgenden detaillierten Beschreibung ersichtlich, welche rein anhand eines nicht einschränkenden Beispiels dargelegt ist, u.zw. unter Bezugnahme auf die angeschlossenen Zeichnungen, in welchen:
• Fig. 1 eine schematische perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Kondensators ist,
• Fig. 2 eine schematische perspektivische Ansicht des Kondensators der Fig. 1 ist, und
• Fig. 3 ein Grundriss eines Endbereichs des Kondensators ist.
• Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ist ein Kondensator für Fahrzeug-Klimaanlagen mit 10 bezeichnet. Der Kondensator 10 umfasst eine Reihe Röhren 12, von denen jede in eine Aufeinanderfolge fluchtender Löcher 26 (Fig. 3) eingefügt ist, welche durch im Wesentlichen flache Rippen 14 gebildet sind, die zwecks Bildung einer Reihe übereinandergelagert sind. Die Verbindung zwischen den Röhren 12 und den Rippen 14 wird erzielt durch mechanische Ausdehnung der Röhren, nachdem diese mit kleinem Zwischenraum durch die fluchtenden Löcher der Rippen eingeführt worden sind. Die Enden der Röhren, die aus der Rippenreihe 14 ragen, sind an die jeweiligen Verteilröhren 16 und 18 schweißgelötet.
• Experimentelle Tests der Konstruktionsfestigkeit haben gezeigt, dass die an den Enden der Reihe angeordneten Röhren dem Risiko zu brechen eher ausgesetzt sind, insbesondere bei Vorhandensein eines pulsierenden internen Drucks, welcher eine Ermüdungsbelastung des Systems verursacht.
• Erfindungsgemäß werden an den Enden der Reihe die Röhren 12a und 12b mit kreisförmigem Querschnitt verwendet, um die Konstruktionsfestigkeit der Baugruppe von Röhrenrippen zu erhöhen. Die im inneren Teil der Reihe gelegenen verbleibenden Röhren 12 haben zwecks Erzielung guter Wärmetauscheigenschaften des Kondensators einen länglichen (beispielsweise ovalen) Querschnitt.
• Experimentelle Tests haben gezeigt, dass die Röhren mit kreisförmigem Querschnitt die Unterstützung der umgebenden Rippen nicht benötigen, um dem internen Druck zu widerstehen. Durch die Verwendung von Röhren mit kreisförmigem Querschnitt anstatt von Röhren mit länglichem Querschnitt an den Enden der Reihe werden daher die Festigkeitseigenschaften erreicht, die notwendigen sind, um die anspruchvollsten Tests ohne Bedarf an zusätzlichen seitlichen Rückhaltesystemen zu bestehen. Diese Lösung besitzt auch den Vorteil einer beträchtlichen Stabilität sowie einer guten Konstruktionsfestigkeit.

Claims (1)

1. Kondensator für Klimaanlagen für Fahrzeuge, umfassend mindestens eine Reihe Röhren (12, 12a, 12b), die an einer Reihe im Wesentlichen flacher Rippen (14) befestigt sind, und zwar durch mechanische Ausdehnung der Röhren, nachdem sie in fluchtende Löcher (26) in den Rippen (14) eingesetzt worden sind, wobei die Reihe Röhren ein Paar Röhren (12a, 12b) mit kreisförmigem Querschnitt, wobei sich jede Röhre am jeweiligen Ende der Reihe befindet, und eine Mehrzahl an Röhren (12) mit länglichem Querschnitt, die sich im inneren Teil der Reihe befinden, umfasst.