DE10222466A1 - Scheibenverdampfer - Google Patents

Abstract

Die Erfindung geht aus von einem Scheibenverdampfer (1) für Kraftfahrzeug-Klimaanlagen, bestehend aus mehreren Scheibenpaaren (2), die jeweils aus zwei Scheibenhälften (20) zusammengesetzt sind und zwei parallel verlaufende, durch einen Steg (24) voneinander getrennte Strömungskanäle (21, 22) für das Kältemittel bilden, wobei jeder Strömungskanal (21, 22) zwei napfartig erweiterte Endbereiche (26, 27, 28, 29) aufweist, die mit benachbarten Scheiben Verteiler- und Sammelkanäle (3, 4, 5, 6) bilden, wobei ein Teil der Scheibenpaare (2) zwischen den Endbereichen (27, 28) Überströmöffnungen (25) zur Umlenkung des Kältemittels in der Tiefe aufweist. DOLLAR A Es wird vorgeschlagen, dass der Scheibenverdampfer (1) aus Gleichteilen (20) aufgebaut ist, die jeweils auf gleichen Werkzeugen herstellbar sind, wobei die Überströmöffnungen (25) durch partielles Niederdrücken des Steges (24, 24b) ausformbar sind.

Description

• Die Erfindung betrifft einen Scheibenverdampfer für Kraftfahrzeug- Klimaanlagen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, bekannt durch die EP-A 1 089 046.
• Dieser bekannte Scheibenverdampfer ist aus einzelnen Scheibenpaaren aufgebaut, wobei ein Scheibenpaar durch zwei Scheibenhälften gebildet wird, die zwei Strömungskanäle bilden, welche durch einen in Längsrichtung der Scheiben verlaufenden Trennsteg abgeteilt werden. Die Scheiben sind endseitig napfartig ausgeformt und bilden mit benachbarten Scheiben Verteiler- bzw. Sammelkanäle, und zwar jeweils zwei an jedem Endbereich der Scheiben. Bei den meisten Scheiben sind die benachbarten Endbereiche durch den durchgehenden Steg von einander getrennt, bei einigen Scheiben sind jedoch Überströmöffnungen vorgesehen, so dass die benachbarten Endbereiche zweier Strömungskanäle einer Scheibe miteinander verbunden sind. In diesen Bereichen, d. h. in den Scheibenpaaren mit Überströmöffnungen wird das Kältemittel "in der Tiefe" umgelenkt. Diese Scheiben bzw. Scheibenpaare weichen somit in ihrer Form von den anderen Scheiben (ohne solche Überströmöffnungen) ab. Da diese Überströmbereiche ebenfalls napfartig ausgeprägt und als quer bzw. in der Tiefe verlaufende Kanäle ausgebildet sind, ist für die Herstellung dieser Scheiben ein besonderes Werkzeug erforderlich. Für diesen bekannten Scheibenverdampfer sind daher mindestens zwei unterschiedliche Werkzeugformen erforderlich, was mit erhöhten Kosten verbunden ist.
• Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Scheibenverdampfer der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass er mit geringeren Kosten, insbesondere geringeren Werkzeugkosten herstellbar ist.
• Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Erfindungsgemäß sind alle Scheibenhälften, die zusammen Scheibenpaare bilden, d. h. solche mit und ohne Überströmöffnungen als Gleichteile ausgebildet, d. h. sie können auf demselben Werkzeug hergestellt werden. Dies geschieht vorteilhafterweise dadurch, dass alle Scheiben zunächst mit einem durchgehenden Steg bzw. Stegrücken hergestellt werden und dass anschließend - oder auch gleichzeitig - durch Ausfahren eines Stempels im Werkzeug - der Stegrücken im Endbereich einer Scheibe partiell niedergedrückt wird, so dass - wenn zwei Scheiben zu einem Scheibenpaar aufeinander gelegt sind - ein Überströmquerschnitt gebildet wird.
• Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird der Stegrücken vollständig, d. h. um den Betrag seiner Steghöhe niedergedrückt. Die Höhe des Durchtrittsquerschnittes beträgt für ein Scheibenpaar dann die doppelte Steghöhe. In der Breite kann der Überströmquerschnitt beliebig variiert, er kann auch in Einzelquerschnitte aufgeteilt werden, so dass sich mehrere Überströmöffnungen ergeben. Dies wirkt sich dann auf den Druckabfall des durch die Scheiben strömenden Kältemittels aus. Grundsätzlich ist also für beide Typen von Scheiben bzw. Scheibenhälften immer nur ein Werkzeug erforderlich, welches für die Herstellung des Überströmquerschnittes lediglich einen beweglichen Stempel aufweisen muss. Dies verbilligt die Werkzeugkosten erheblich.
• Die Aufgabe wird auch durch die Merkmale des Verfahrensanspruches 5 gelöst, indem zunächst eine Scheibenhälfte mit einem durchgehenden Steg in der Werkzeugform hergestellt und anschließend der Stegrücken mittels eines in demselben Werkzeug beweglichen Stempels niedergedrückt wird. Das Verfahren ermöglicht somit, mit einem Werkzeug zwei verschiedene Arten von Scheiben herzustellen.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen
• Fig. 1 einen Scheibenverdampfer in perspektivischer Ansicht,
• Fig. 2 eine einzelne Scheibenhälfte in einer Draufsicht,
• Fig. 2a einen Schnitt längs der Linie IIa-IIa durch die Scheibenhälfte gemäß Fig. 2 und
• Fig. 3 eine Einzelheit X aus Fig. 2a mit Überströmquerschnitt.
• Fig. 1 zeigt einen Scheibenverdampfer, der aus einzelnen Scheibenpaaren 2 aufgebaut ist, die Strömungskanäle für das Kältemittel einer nicht dargestellten Kraftfahrzeug-Klimaanlage bilden. Die Scheibenpaare 2 sind endseitig napfartig ausgebildet und stehen über hier nicht dargestellte Öffnungen untereinander in Verbindung, d. h. sie bilden zwei obere Strömungskanäle 3, 4 und zwei untere Strömungskanäle 5, 6 aus, von denen jeweils schematisch nur die Mittellinien dargestellt sind. Zwischen den einzelnen Scheibenpaaren 2 sind nicht erkennbaren Wellrippen angeordnet, die der äußersten Wellrippe 7 entsprechen. Der Scheibenverdampfer wird beiderseits durch Seitenteile 8 und 9 abgeschlossen. In Verlängerung der beiden Achsen der unteren Strömungskanäle 5, 6 sind ein Kältemitteleintrittsstutzen 10 und ein Kältemittelaustrittsstutzen 11 angeordnet. Die den Verdampfer 1 durchströmende Luft ist durch einen Pfeil L dargestellt. Diese aus der Umgebung angesaugte Luft wird dem nicht dargestellten Fahrzeuginnenraum zugeführt.
• Die kältemittelseitige Durchströmung des Scheibenverdampfers 1 ist durch Pfeile dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben: das Kältemittel tritt in flüssiger Phase entsprechend dem Pfeil A in den Eintrittsstutzen 10 ein und strömt zunächst durch den unteren Verteilerkanal 5 bis zu einer Trennwand 12. Sämtliche Scheibenpaare 2, die zwischen Kältemitteleintrittsstutzen 10 und der Trennwand 12 liegen werden dann, dem Pfeil B entsprechend, auf ihrer leeseitigen Hälfte von unten nach oben durchströmt. Der Scheibenverdampfer 1 weist also, im Hinblick auf die Luftströmungsrichtung L eine Leeseite oder hintere Seite auf, symbolisch dargestellt durch die Pfeile H, und eine Luvseite oder vordere Seite, symbolisch dargestellt durch die Pfeile V auf dem Seitenteil 9 (welches natürlich nicht von Kältemittel durchströmt wird). Im oberen Sammelkanal 3 angekommen, wird das Kältemittel entsprechend dem Pfeil C - in der Zeichnung gesehen - nach rechts, d. h. "in der Breite" umgelenkt, d. h. es strömt bis zu einer Trennwand 13 und wird dann wieder nach unten, dem Pfeil D folgend, umgelenkt. Das Kältemittel erreicht dann wieder den unteren Strömungskanal 5 und folgt den Pfeilen E und F. Nach dieser Umlenkung des Kältemittels nach oben, in Richtung der Pfeile F, G erreicht dieses wieder den oberen Kanal 3 und wird dort über hier nicht erkennbare Überströmöffnungen, den Pfeilen U folgend, auf die vordere Seite des Scheibenverdampfers 1, dargestellt durch die Pfeile V umgelenkt - das Kältemittel wird hier also "in der Tiefe" umgelenkt. Auf der Vorderseite V des Scheibenverdampfers 1 strömt das Kältemittel jetzt, entsprechend dem Pfeil J, nach unten, d. h. zu dem Sammel- bzw. Verteilerkanal 6. Letzterer ist durch eine Trennwand 14 unterbrochen, so dass das Kältemittel entsprechend dem Pfeil A nur einen Teil der Gesamtstrecke des Kanals 6 durchströmt und dann, dem Pfeil L folgend, wieder nach oben strömt, d. h. in den Kanal 4, wo eine weitere Trennwand 15 angeordnet ist. Hinter dieser strömt das Kältemittel, entsprechend den weiteren Pfeilen M, N, O auf der Vorderseite des Scheibenverdampfers nach unten und dann in Sammelkanal 6 zum Austrittsstutzen 11, wo es den Scheibenverdampfer 1 verlässt, und zwar in dampfförmiger Phase. Soweit ist dieser Scheibenverdampfer 1 im Wesentlichen aus dem Stand der Technik bekannt: Das Kältemittel, welches in flüssiger Phase eintritt und in dampfförmiger Phase austritt, wird also zunächst auf der Rückseite H des Scheibenverdampfers in der Breite umgelenkt, strömt dann auf die Vorderseite, d. h. wird entsprechend den Pfeilen U in der Tiefe umgelenkt. Schließlich wird es auf der Vorderseite nochmals zweimal in der Breite umgelenkt, d. h. durchströmt die Vorderseite dreimal. Insgesamt ergibt sich somit eine sechsfache kältemittelseitige Durchströmung dieses Scheibenverdampfers 1.
• Fig. 2 zeigt eine Scheibe oder Scheibenhälfte 20 eines Scheibenpaares 2 aus Fig. 1 in einer Draufsicht. Zwei solcher identisch ausgebildeten Scheibenhälften 20 bilden ein Scheibenpaar, welches zwischen sich zwei Strömungskanäle 21 und 22 für das Kältemittel einschließt. Diese Strömungskanäle 21, 22 werden nach außen durch einen umlaufenden Falz 23 abgeschlossen, über welchen beide Scheiben umfangseitig miteinander verlötet werden. Untereinander werden die beiden Strömungskanäle 21, 22 durch eine in Längsrichtung der Scheibe 20 verlaufende Trennwand bzw. einen Steg 24 voneinander abgteteilt, der mit seinem oberen Endbereich 24a unmittelbar in den umlaufenden Falz 23 übergeht. Der - in der Zeichnung - untere Endbereich 24b des Steges 24 ist durch eine Überströmöffnung 25 unterbrochen, die unten genauer beschrieben wird. Die Strömungskanäle 21, 22 münden jeweils in Durchtrittsöffnungen 26, 27, 28, 29, die - wie Fig. 2a zeigt - in napfartigen Vertiefungen angeordnet sind und somit beim Aufeinanderstapeln der einzelnen Scheibenpaare 2 einen Abstand für die Rippen 7 definieren. Die Durchtrittsöffnungen 26, 27, 28, 29 bilden die in Fig. 1 erwähnten Sammel- bzw. Verteilerkanäle 3, 4, 5, 6 für das Kältemittel. Durch die Überströmöffnung 25 wird eine Verbindung zwischen den beiden Durchtrittsöffnungen 27, 28 für das Kältemittel hergestellt, so dass dieses - wie in Fig. 1 durch die Pfeile U dargestellt - in der Tiefe umgelenkt werden kann. Im Bereich der Strömungskanäle 21, 22 sind noppenartige Einprägungen 30 in der Scheibe 20 angeordnet, die mit gegenüberliegenden, hier nicht dargestellten Noppen der korrespondierenden Scheibe verlöten und somit die erforderliche Innendruckfestigkeit eines Scheibenpaares bewirken. Darüber hinaus dienen sie der Verwirbelung des Kältemittels in den Strömungskanälen 21, 22.
• Fig. 3 zeigt die Einzelheit X aus Fig. 2a in vergrößerter Darstellung, d. h. einen Teilschnitt durch den Steg 24 der Scheibe 20. Der Steg 24 hat einen Stegrücken 31, der sich in einer Ebene mit dem umlaufenden Falz 23 befindet. Die Scheibe 20 weist in ihrem Endbereich eine napfartige Vertiefung 32 auf, in deren Boden sich die Durchtrittsöffnung 28 befindet. Der Steg 24 erstreckt sich mit seinem Endbereich 24b in den Bereich der napfartigen Vertiefung 32 und weist in diesem Bereich eine Einkröpfung 25 auf, die einen Durchtrittsquerschnitt freigibt. Die in Fig. 2 dargestellten Öffnungen 27, 28 können somit über diesen Durchtrittsquerschnitt 25 kommunizieren. Der Zusammenbau mit der korrespondierenden, hier nicht dargestellten Scheibe ergibt dann eine Überströmöffnung (nicht dargestellt), die den doppelten Querschnitt von 25 aufweist. Die nicht dargestellte Scheibe (2. Scheibenhälfte) liegt somit spiegelbildlich an der Ebene 31, 23 an. Der Durchtrittsquerschnitt 25 für eine Scheibe 20 weist somit eine Höhe h auf, während der Gesamtdurchtrittsquerschnitt für ein Scheibenpaar die Höhe 2 h aufweist. Möglich wäre natürlich auch, eine Scheibe mit Überströmöffnung 25 mit einer Scheibe ohne Überströmöffnung zu kombinieren, so dass sich für das gelötete Scheibenpaar der einfache Querschnitt 25 mit der einfachen Höhe h ergibt.
• Die Herstellung dieser Überströmöffnung 25 erfolgt auf demselben Werkzeug, auf welchem auch die Scheiben ohne eine solche Überströmöffnung 25, d. h. mit durchgehendem Steg 24 hergestellt werden. Für einen Scheibenverdampfer, wie er in Fig. 1 dargestellt ist, benötigt man nur einige Scheiben mit einer Überströmöffnung, während die anderen getrennte Strömungskanäle aufweisen. Das hier nicht dargestellte Werkzeug besitzt einen ebenfalls nicht dargestellten Stempel, der der Form des Querschnittes 25 entspricht. Dieser Stempel kann bei Bedarf ausgefahren werden und bewirkt, dass der Steg 24 in dem Bereich 25 in der dargestellten Form niedergedrückt wird. Wenn der Stempel nicht mehr benötigt wird, kann er wieder eingefahren werden, so dass Scheiben mit durchgehendem Steg 24 hergestellt werden können. Die Querschnittsform der Überströmöffnung 25 kann auch verändert werden, durch entsprechende Gestaltung des nicht dargestellten Stempels, d. h. bezüglich der Breite b (vgl. Fig. 3); diese könnte beispielsweise verdoppelt werden, so dass sich dadurch der doppelte Durchtrittsquerschnitt ergibt. Alternativ könnte auch eine zweite Überströmöffnung vorgesehen werden, d. h. durch Anordnung eines zweiten Stempels oder eines entsprechend profilierten Stempels. Durch diese Gestalung der Überströmquerschnitte kann auch auf die Verteilung und den Druckverlust des Kältemittels Einfluss genommen werden.

Claims (5)

1. Scheibenverdampfer (1) für Kraftfahrzeug-Klimaanlagen, bestehend aus mehreren Scheibenpaaren (2), die jeweils aus zwei Scheibenhälften (20) zusammengesetzt sind und zwei parallel verlaufende, durch einen Steg (24) getrennte Strömungskanäle (21, 22) für das Kältemittel bilden, wobei jeder Strömungskanal (21, 22) zwei napfartig erweiterte Endbereiche mit Durchtrittsöffnungen (26, 27, 28, 29) aufweist, die mit benachbarten Scheiben Verteiler- und Sammelkanäle (3, 4, 5, 6) bilden, wobei ein Teil der Scheibenpaare (2) zwischen den Durchtrittsöffnungen (27, 28) Überströmöffnungen (25) zur Umlenkung des Kältemittels in der Tiefe aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Scheibenverdampfer (1) aus Gleichteilen (2, 20) aufgebaut ist, die jeweils auf gleichen Werkzeugen herstellbar sind.

2. Scheibenverdampfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Scheibenhälfte (20) auf der gleichen Werkzeugform herstellbar ist und dass die Überströmöffnungen (25) durch partielles Niederdrücken des Steges (24) formbar sind.

3. Scheibenverdampfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Scheibenhälfte (20) einen umlaufenden Lötfalz (23) aufweist, der in den Steg (24) übergeht, dass der Steg (24) einen Stegrücken (31) und eine Steghöhe h aufweist und dass der Stegrücken (31) im Bereich der Überströmöffnung (25) um den Betrag der Steghöhe h niedergedrückt ist.

4. Scheibenverdampfer nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe der Überströmöffnung eines Scheibenpaares (2) der doppelten Stehhöhe h entspricht.

5. Verfahren zur Herstellung eines Scheibenverdampfers nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass alle Scheibenhälften (20) auf dem gleichen Werkzeug mit dergleichen Werkzeugform durch Stanz-Prägen hergestellt werden, wobei die Scheibenhälften (20) mit Überströmöffnungen (25) zunächst mit einem durchgehenden Steg (24) bzw. Stegrücken (31) geprägt und wobei anschließend die Überströmöffnungen (25) durch Niederdrücken des Stegrückens (31) mittels eines ausfahrbaren Stempels ausgeformt werden.