DE10222466A1 - Plate evaporator and production process for motor vehicle climate control unit is made of identical parts produced by the same work tool - Google Patents
Plate evaporator and production process for motor vehicle climate control unit is made of identical parts produced by the same work toolInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Scheibenverdampfer für Kraftfahrzeug- Klimaanlagen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, bekannt durch die EP-A 1 089 046. The invention relates to a disk evaporator for motor vehicle Air conditioning systems according to the preamble of claim 1, known by 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. This known disk evaporator is made of individual disk pairs constructed, with a disc pair formed by two disc halves which form two flow channels, which through a longitudinal direction the slices extending divider are divided. The discs are formed cup-shaped end and form with adjacent discs Distribution channels, two each at each end region the discs. Most discs are adjacent End areas separated from each other by the continuous web some discs, however, overflow openings are provided, so that the adjacent end portions of two flow channels of a disc connected to each other. In these areas, d. H. in the Disc pairs with overflow openings become the refrigerant "in depth" diverted. These discs or pairs of discs thus give way in shape from the other discs (without such overflow) from. This one Überströmbereiche also cup-like pronounced and as transversely or in the Deep running channels are formed, is for the production of these Slices a special tool required. For this known Disc evaporators are therefore at least two different Tool molds required, which is associated with increased costs.
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. It is an object of the present invention, a disk evaporator of to improve the above-mentioned type so that he with less Costs, in particular lower tooling costs can be produced.
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. This object is solved by the features of claim 1. According to the invention, all disc halves, the disc pairs together form, d. H. those with and without overflow as common parts trained, d. H. they can be made on the same tool. This is done advantageously in that all discs first with a continuous web or web backs are made and that then - or simultaneously - by extending a stamp in Tool - the web back in the end of a slice partially is depressed, so that - if two discs to a pair of discs are superimposed - an overflow is formed.
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. According to an advantageous embodiment of the invention, the web spine completely, d. H. depressed by the amount of his bridge height. The height of the passage cross-section is then twice for a pair of discs Web height. In width, the overflow can be varied as desired, he can also be divided into single sections, so that several Overflow openings result. This then affects the pressure drop of the through the discs flowing refrigerant. Basically, therefore, for both types of discs or disc halves always just a tool necessary, which for the production of Überströmquerschnittes only has to have a movable punch. This cheapened the Tool costs considerably.
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. The object is also achieved by the features of the method claim 5 , by first producing a disc half with a continuous web in the tool mold and then the web back is depressed by means of a movable punch in the same tool. The method thus makes it possible to produce two different types of discs with one tool.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen An embodiment of the invention is shown in the drawing and will be described in more detail below. Show it
Fig. 1 einen Scheibenverdampfer in perspektivischer Ansicht, Fig. 1 shows a disk evaporator in a perspective view;
Fig. 2 eine einzelne Scheibenhälfte in einer Draufsicht, Fig. 2 is a single disc half in a plan view,
Fig. 2a einen Schnitt längs der Linie IIa-IIa durch die Scheibenhälfte gemäß Fig. 2 und Fig. 2a shows a section along the line IIa-IIa through the disc half of FIG. 2 and
Fig. 3 eine Einzelheit X aus Fig. 2a mit Überströmquerschnitt. Fig. 3 shows a detail X of Fig. 2a with overflow.
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. Fig. 1 shows a disk evaporator, which is constructed from individual pairs of disks 2 , forming the flow channels for the refrigerant of a motor vehicle air conditioning, not shown. The pairs of disks 2 are cup-shaped at the ends and communicate with each other via openings not shown here, ie they form two upper flow channels 3 , 4 and two lower flow channels 5 , 6 , of which only the center lines are shown schematically. Between the individual pairs of disks 2 unrecognizable corrugated fins are arranged, which correspond to the outermost corrugated fin 7 . The disk evaporator is closed on both sides by side parts 8 and 9 . In extension of the two axes of the lower flow channels 5 , 6 , a refrigerant inlet nozzle 10 and a refrigerant outlet nozzle 11 are arranged. The air flowing through the evaporator 1 is represented by an arrow L. This sucked from the environment air is supplied to the vehicle interior, not shown.
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. The refrigerant-side flow through the disk evaporator 1 is shown by arrows and is described in more detail below: the refrigerant enters the inlet nozzle 10 in the liquid phase according to the arrow A and initially flows through the lower distributor channel 5 as far as a dividing wall 12 . All pairs of disks 2 , which lie between the refrigerant inlet nozzle 10 and the partition wall 12 are then, according to the arrow B, flows through on their leeward half from bottom to top. The disk evaporator 1 thus has, with regard to the air flow direction L, a leeward or rear side, represented symbolically by the arrows H, and a windward side or front side, symbolically represented by the arrows V on the side part 9 (which, of course, does not flow through refrigerant becomes). Arrived in the upper collecting channel 3 , the refrigerant according to the arrow C - in the drawing - to the right, ie "deflected in width", ie it flows up to a partition 13 and then back down, following the arrow D, diverted. The refrigerant then reaches again the lower flow channel 5 and follows the arrows E and F. After this deflection of the refrigerant upwards, in the direction of the arrows F, G, this again reaches the upper channel 3 and there is over here not recognizable overflow, the arrows U following, on the front side of the disk evaporator 1 , shown deflected by the arrows V - the refrigerant is thus redirected here "in depth". On the front side V of the disk evaporator 1 , the refrigerant now flows downwards, corresponding to the arrow J, ie to the collecting or distribution channel 6 . The latter is interrupted by a partition wall 14 , so that the refrigerant flows through only part of the total length of the channel 6 according to the arrow A and then, following the arrow L, flows upwards again, ie in the channel 4 , where a further partition wall 15 is arranged is. Behind this flows the refrigerant, according to the other arrows M, N, O on the front of the disk evaporator down and then in collecting duct 6 to the outlet nozzle 11 , where it leaves the disk evaporator 1 , in vapor phase. As far as this disc evaporator 1 is essentially known from the prior art: The refrigerant which enters the liquid phase and exits in the vapor phase is thus first deflected on the back H of the disc evaporator in width, then flows to the front, that is deflected in accordance with the arrows U in the depth. Finally, it is deflected twice on the front twice in width, ie flows through the front three times. Overall, thus results in a six-fold refrigerant side flow through this disc evaporator. 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. 2 shows a disk or disk half 20 of a disk pair 2 from FIG. 1 in a plan view. Two such identically designed disc halves 20 form a disc pair, which encloses between them two flow channels 21 and 22 for the refrigerant. These flow channels 21 , 22 are closed to the outside by a circumferential fold 23 , via which both discs are circumferentially soldered together. The two flow channels 21 , 22 are separated from each other by a partition wall running in the longitudinal direction of the disc 20 or a web 24, which merges with its upper end region 24 a directly into the circumferential fold 23 . The - in the drawing - lower end portion 24 b of the web 24 is interrupted by an overflow 25 , which will be described in more detail below. The flow channels 21 , 22 each open into passage openings 26 , 27 , 28 , 29 , which - as shown in FIG. 2a - are arranged in cup-like depressions and thus define a distance for the ribs 7 when stacking the individual pairs of disks 2 . The passage openings 26 , 27 , 28 , 29 form the mentioned in Fig. 1 collection or distribution channels 3 , 4 , 5 , 6 for the refrigerant. Through the overflow opening 25 , a connection between the two passage openings 27 , 28 is made for the refrigerant, so that this - as shown in Fig. 1 by the arrows U - can be deflected in depth. In the region of the flow channels 21 , 22 , knob-like indentations 30 are arranged in the disc 20 , which solder with opposing, not shown here knobs of the corresponding disc and thus cause the required internal pressure resistance of a disc pair. In addition, they serve to swirl the refrigerant in the flow channels 21 , 22nd
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. Fig. 3 shows the detail X of Fig. 2a in an enlarged view, ie a partial section through the web 24 of the disc 20th The web 24 has a webbed 31 , which is located in a plane with the circumferential fold 23 . The disc 20 has in its end region a cup-shaped recess 32 , in the bottom of which the passage opening 28 is located. The web 24 extends with its end portion 24 b in the region of the cup-like recess 32 and has in this area a bend 25 , which releases a passage cross-section. The openings 27 , 28 shown in FIG. 2 can thus communicate via this passage cross-section 25 . The assembly with the corresponding disc, not shown here, then results in an overflow opening (not shown), which has the double cross-section of FIG. The disc, not shown (2nd disc half) is thus mirror images of the plane 31 , 23 at. The passage cross section 25 for a disk 20 thus has a height h, while the total passage cross section for a disk pair has the height 2 h. Of course, it would also be possible to combine a disk with overflow opening 25 with a disk without overflow opening, so that the simple cross section 25 with the simple height h results for the soldered pair of disks.
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. The preparation of this overflow opening 25 is carried out on the same tool on which the discs without such overflow 25 , ie 24 are made with a continuous web. For a disk evaporator, as shown in Fig. 1, one needs only a few disks with an overflow, while the other have separate flow channels. The tool, not shown here has a punch, also not shown, which corresponds to the shape of the cross section 25 . This punch can be extended as needed, causing the web 24 to be depressed in the region 25 in the illustrated form. If the punch is no longer needed, it can be retracted so that discs with a continuous web 24 can be made. The cross-sectional shape of the overflow opening 25 can also be changed by appropriate design of the punch, not shown, ie with respect to the width b (see Fig .. 3); this could be doubled, for example, so that this results in twice the passage cross-section. Alternatively, a second overflow opening could be provided, ie by arranging a second punch or a correspondingly profiled punch. This shaping of the overflow cross sections can also influence the distribution and the pressure loss of the refrigerant.
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