DE102005046346A1

DE102005046346A1 - Integrierter Kondensatorölkühler mit einem Zwischenbehälter/Trockner

Info

Publication number: DE102005046346A1
Application number: DE102005046346A
Authority: DE
Inventors: Wen Fei Ann Arbor Yu; Ramchandra L. Southgate Patel; Manos Belleville Eliades; Jack Hall Brighton Riddle II
Original assignee: Visteon Global Technologies Inc
Current assignee: Hanon Systems Corp
Priority date: 2004-09-23
Filing date: 2005-09-20
Publication date: 2006-04-06
Anticipated expiration: 2025-09-21
Also published as: US7073571B2; JP2006090699A; US20060060327A1; DE102005046346B4

Abstract

Es wird ein Wärmetauscher für ein Fahrzeug bereitgestellt, wobei der Wärmetauscher einen Wärmetauscherblock mit einem ersten und einem zweiten Satz Strömungsrohre umfasst, die sich zwischen dem ersten und dem zweiten Hauptrohr erstrecken und getrennte Strömungswege bilden. Eines der Hauptrohre umfasst einen ersten Abschnitt in Fluidkommunikation mit dem ersten Satz Strömungsrohre und einen zweiten Abschnitt, der eine Zwischenbehälter/Trockner-Kammer bildet, die in Fluidkommunikation mit dem zweiten Satz Strömungsrohre steht. Ein Trockner ist innerhalb der Zwischenbehälter/Trockner-Kammer angeordnet.

Description

Hintergrund
Fachgebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Antriebssystem und eine Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug und speziell auf einen Wärmetauscher mit einem integrierten Ölkühler und Kondensator mit einem Zwischenbehälter/Trockner. Der Ölkühler ist in dem Antriebssystem enthalten und die Kondensatorkomponente des integrierten Geräts steht in Fluidkommunikation mit der Klimaanlage.

Ölkühler für Kraftfahrzeugantriebssysteme umfassen typischerweise ein Paar Hauptrohre und einen Wärmetauscher mit einer Vielzahl von horizontal zwischen den zwei Hauptrohren angeordneten Rohren. Erhitztes Öl aus dem Antriebssystem strömt durch die Rohre und ein Kühlfluidstrom, wie z. B. Luft, strömt quer über die Rohre, um die Wärme aus dem Öl abzuführen. Ein Öleinlass ist mit einem der Hauptrohre verbunden und ein Ölauslass ist entweder mit demselben oder dem anderen Hauptrohr verbunden. Innerhalb der Hauptrohre können Prallplatten zum Aufteilen des Innenraums der Hauptrohre in mehr als eine Fluid trennende Kammer bereitgestellt werden. Durch geeignete Platzierung der Prallplatten wird bewirkt, dass das Öl serpentinenförmig strömt, sodass es mehr als eine Strecke durch die Rohre zwischen den Hauptrohren zurücklegt.

Kondensatorbaugruppen für Kraftfahrzeugklimaanlagen arbeiten in ähnlicher Weise wie Ölkühler. Insbesondere umfassen Kondensatorbaugruppen typischerweise ein Paar Hauptrohre und einen Wärmetauscher mit einer Vielzahl von Rohren, durch die und quer zur Strömung des Kühlfluids Kältemittel strömt. Ein Kondensatoreinlass ist mit einem der Hauptrohre verbunden und ein Kondensatorauslass ist typischerweise am unteren Abschnitt desselben oder des anderen Hauptrohrs angeordnet. Prallplatten können innerhalb der Hauptrohre bereitgestellt werden, die den Innenraum der Hauptrohre in separate Kammern unterteilen und im Ergebnis bewirken, dass das Kältemittel serpentinenförmig strömt, sodass es mehr als eine Strecke durch die Rohre zwischen den Hauptrohren zurücklegt.

Kondensatorbaugruppen umfassen häufig einen integrierten Zwischenbehälter/Trockner, in den das Kältemittel strömt, um in gasförmige und flüssige Anteile getrennt zu werden. Da die Anwesenheit von Wasser im Kältemittel die Leistung und die strukturelle Integrität der Klimaanlage verschlechtert, ist oftmals ein Trockner mit dem Zwischenbehälter verbunden oder in diesem angeordnet. Der Trockner ist innerhalb des Zwischenbehälters so angeordnet, dass er sich mit dem flüssigen Anteil des Kältemittels in Kontakt befindet, was das Entfernen des Wassers aus dem Kältemittel erleichtert. Der Trockner selbst kann aus einem Beutel oder einer Patrone bestehen, worin sich Trocknergranulat, wie z. B. ein Sikkativ, befindet.

Der Ölkühler und der Kondensator sind in ein einziges Wärmetauschergerät integriert, wie durch das US-Patent 6,394,176 offenbart ist. Solche Wärmetauscher umfassen ein linkes Hauptrohr, ein rechtes Hauptrohr, einen sich zwischen den beiden Hauptrohren erstreckenden Wärmetauscherblock und die voranstehend beschriebenen Prallplatten für das serpentinenförmige Leiten der jeweiligen Fluide und das Vermeiden der Vermischung der jeweiligen Fluide miteinander.

Ein integrierter Ölkühler und Kondensator mit einem Trockner ist gegenwärtig im Fachgebiet unbekannt. Ein Problem besteht jedoch in der Vermeidung und Erfassung von möglichen Undichtigkeiten zwischen den zwei Fluiden des integrierten Systems.

Zusammenfassung

In einer Konfiguration wird für ein Fahrzeug ein integrierter Fluidkühler und Fluidkondensator mit einem Wärmetauscherblock, der einen ersten Satz sich zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende des Wärmetauscherblocks erstreckender Strömungsrohre und einen zweiten Satz sich zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende des Wärmetauscherblocks erstreckender Strömungsrohre aufweist, bereitgestellt. Ein erstes Hauptrohr ist mit dem ersten Ende des Wärmetauscherblocks verbunden und steht in Fluidkommunikation mit dem ersten und dem zweiten Satz Strömungsrohre. Ein zweites Hauptrohr ist mit dem zweiten Ende des Wärmetauscherblocks verbunden. Das zweite Hauptrohr umfasst einen mit dem ersten Satz Strömungsrohre in Fluidkommunikation stehenden ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt, der eine mit dem zweiten Satz Strömungsrohre in Fluidkommunikation stehende Zwischenbehälter/Trockner-Kammer bildet. In der Zwischenbehälter/Trockner-Kammer ist ein Trockner angeordnet.

In einer anderen Konfiguration des integrierten Fluidkühlers und Fluidkondensators erstreckt sich das zweite Hauptrohr von einem oberen Abschnitt zu einem unteren Abschnitt des Wärmetauscherblocks, und die Zwischenbehälter/Trockner-Kammer wird durch ein Sammel rohr gebildet. Außerdem enthält ein Abschnitt des zweiten Hauptrohrs eine mit dem ersten Satz Strömungsrohre in Fluidkommunikation stehende Zwischenbehälterkammer, und diese wird ebenfalls durch das Sammelrohr gebildet.

In einer noch anderen Konfiguration des integrierten Fluidkühlers und Fluidkondensators sind die Zwischenbehälterkammer und die Zwischenbehälter/Trockner-Kammer des zweiten Hauptrohrs durch ein innerhalb des Sammelrohrs angeordnetes Trennelement geteilt. Das Trennelement umfasst einen ersten Rand, der eine im Wesentlichen fluiddichte erste Dichtung mit dem Sammelrohr bildet, und einen zweiten Rand, der eine im Wesentlichen fluiddichte zweite Dichtung mit dem Sammelrohr bildet. Außerdem umfasst das Trennelement eine zwischen der ersten und der zweiten Dichtung angeordnete Mulde. Die Mulde und das Sammelrohr kooperieren zwecks Bildung einer Leckagekammer, und das Sammelrohr umfasst außerdem eine Bohrung, die sich durch das Sammelrohr erstreckt und in Fluidkommunikation mit der Leckagekammer steht.

In einer wiederum anderen Konfiguration des integrierten Fluidkühlers und Fluidkondensators umfasst das zweite Sammelrohr eine Kammer, die mindestens partiell durch eine sich vom Sammelrohr des zweiten Hauptrohrs erstreckenden Platte gebildet wird. Die Platte umfasst einen allgemein bogenförmigen Querschnitt in einer zur Strömungsrichtung allgemein parallelen Ebene. Außerdem umfassen die Platte und das Sammelrohr des zweiten Hauptrohrs ein einziges, als eine Einheit ausgebildetes Teil.

In einer anderen Konfiguration umfasst der integrierte Fluidkühler und Fluidkondensator einen Verteiler, der mit dem Gehäuse zwecks Bildung einer ersten Verteilerkammer und einer zweiten Verteilerkammer kooperiert. Die erste Verteilerkammer steht in Fluidkommunikation mit dem ersten Satz Strömungskanäle und die zweite Verteilerkammer steht in Fluidkommunikation mit dem zweiten Satz Strömungskanäle. Außerdem steht die Zwischenbehälter/Trockner-Kammer in Fluidkommunikation mit der zweiten Verteilerkammer.

In einer anderen Konfiguration der Erfindung wird eine Leckerfassungsbaugruppe für einen integrierten Fluidkühler und Fluidkondensator für ein Fahrzeug bereitgestellt. Die Leckerfassungsbaugruppe umfasst ein Sammelrohr mit einer Wand, einem Trennelement mit einem ersten Rand, der eine im Wesentlichen fluiddichte erste Dichtung mit der Wand bildet, und einem zweiten Rand, der eine im Wesentlichen fluiddichte zweite Dichtung mit der Wand bildet, und eine zwischen der ersten und der zweiten Dichtung angeordnete Leckerfassungsbohrung. Das Trennelement umfasst außerdem eine durch den ersten und den zweiten Rand gebildete Mulde. Die Mulde und das Sammelrohr kooperieren zwecks Bildung einer mit der Leckerfassungsbohrung in Fluidkommunikation stehenden Leckerfassungskammer. Das Trennelement ist ein einziges, als eine Einheit ausgebildetes Teil mit einem allgemein ringförmigen Querschnitt.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

1 zeigt einen integrierten Kondensator und Ölkühler, der mit einem Zwischenbehälter/Trockner ausgestattet ist und die Prinzipien der Erfindung verkörpert.

2 ist eine vergrößerte Darstellung eines durch die Linie 2-2 in 1 eingeschlossenen Abschnitts des integrierten Kondensators und Ölkühlers, in der eine Zwischenbehälter/Trockner-Kammer, eine Verteilerkammer und ein zwischen beiden Kammern befindliches Trennelement gezeigt werden.

3 ist eine vergrößerte isometrische Darstellung des in 2 gezeigten Trennelements.

4 ist eine vergrößerte Darstellung einer alternativen Ausgestaltung eines integrierten Kondensators und Ölkühlers mit einem Zwischenbehälter/Trockner entsprechend den Prinzipien der Erfindung.

Ausführliche Beschreibung
1 zeigt eine integrierte Fluidkühler- und Fluidkondensatorbaugruppe 10, die die Prinzipien der Erfindung verkörpert. Die integrierte Fluidkühler- und Fluidkondensatorbaugruppe 10 ist ein zur Aufnahme eines ersten Fluids, wie z. B. Öl von einem Kraftfahrzeugantrieb, und eines zweiten Fluids, wie z. B. Kältemittel von einer Fahrzeugklimaanlage konfiguriertes Wärmetauschergerät. Die nachfolgend als Kühler/Kondensator-Baugruppe 10 bezeichnete integrierte Fluidkühler- und Fluidkondensatorbaugruppe 10 umfasst einen Wärmetauscherblock 12, ein erstes Hauptrohr 14 und ein zweites Hauptrohr 16. Die Hauptrohre 14 und 16 sind an entgegengesetzten Enden des Wärmetauscherblocks 12 angeordnet, wie nachfolgend ausführlicher beschrieben wird.
Der Wärmetauscherblock 12 umfasst ein in das erste Hauptrohr 14 hineinragendes erstes Ende 15, und ein zweites Ende 17 des Wärmetauscherblocks 12 ragt in das zweite Hauptrohr 16 hinein. Der Wärmetauscherblock 12 umfasst außerdem ein Rohrpaket, das einen ersten Satz Strömungsrohre 18 und einen zweiten Satz Strömungsrohre 20 enthält, wobei sich jeder Satz zwischen den Hauptrohren 14, 16 erstreckt. Der erste Satz Rohre 18 umfasst Ölrohre 19, die zur Aufnahme und Kühlung des erhitzten Öls mit dem Antrieb des Kraftfahrzeugs in Fluidverbindung stehen. Außerdem umfasst der zweite Satz Rohre 20 Kältemittelrohre 21, die zur Aufnahme und Kühlung des Kältemittels mit der Klimaanlage in Fluidverbindung stehen. Die Rohre 19, 21 sind allgemein zueinander parallel und vertikal zueinander geschichtet. Benachbarte Rohre 19, 21 sind allgemein gleichmäßig im Abstand zueinander angeordnet, sodass sich dazwischen ein Zwischenraum 22 befindet. Die Rohre 19, 21 selbst können jede angemessene Ausführung aufweisen. In einer Vorzugsausgestaltung sind die Rohre 19, 21 allgemein flach und enthalten Abschnitte, die einen oder mehrere Strömungskanäle längs durch das Rohr bilden. Die jeweiligen Sätze Rohre 18, 20 können ähnlich gestaltete Rohre wie die Rohre 19, 21 oder unterschiedliche Rohrtypen umfassen.
Innerhalb des Zwischenraums 22 zwischen jedem benachbarten Rohr 18 ist für die Verbesserung der Wärmeübertragung zwischen den jeweiligen Rohren 19, 21 und einem die Rohre 18, 20 der Kühler/Kondensator-Baugruppe 10 querenden Luftstrom eine Lamelle 24 angeordnet. Die Lamellen 24 weisen eine allgemein gewellte Gestalt auf, die eine Reihe von Windungen umfasst, wie in der Industrie allgemein bekannt ist. Die Lamellen 24 erstrecken sich allgemein vollständig quer durch den Zwischenraum 22, wobei sie sowohl das darüber als auch das darunter angeordnete Rohr berühren. In den Figuren ist die Gestalt der Lamellen 24 nicht in signifikanten Einzelheiten dargestellt, da die mit der Technik vertrauten Fachleute eine solche Bauart leicht erkennen werden. Zusätzlich sind die Lamellen 24 vorzugsweise mit einer Reihe von Lüftungsschlitzen auf jeder Welle ausgestattet, um die Wärmeübertragungsleistung von den Rohren auf die durchströmende Luft zu fördern. Die Lamellen 24 werden in einer solchen Weise bereitgestellt, dass die Gesamtlänge der Rohre 19, 21 größer als die konfektionierte Länge der Lamellen 24 ist. Deshalb ragen die Enden 24 und 26 der Rohre 19, 21 über das Ende der Lamellen 24 hinaus. Diese ersten und zweiten Enden 15, 17 des Wärmetauscherblocks 12 werden jeweils innerhalb des ersten bzw. zweiten Hauptrohrs 14, 16 aufgenommen, sodass die Rohre 19, 21 in Fluidkommunikation mit dem ersten und dem zweiten Hauptrohr 14, 16 stehen.
Das erste Hauptrohr 14 (nachfolgend als „Einlass/Auslass-Hauptrohr" oder „E/A-Hauptrohr" bezeichnet) ist auf der linken Seite der 1 dargestellt. Das E/A-Hauptrohr 14 ist vorzugsweise aus einem zylindrischen Rohr oder Element 28 gefertigt, das ein konstantes in der Vorzugsausgestaltung rundes Querschnittsprofil über seine Länge aufweist. Das obere und das untere Ende des Zylinderrohrs 28 werden jeweils von einer Deckel- bzw. einer Bodenkappe 30, 32 umfasst und verschlossen.
Eine Vielzahl von Trennwänden, Schottwänden oder Prallplatten sind vorzugsweise innerhalb des Zylinderrohrs 28 angeordnet, um mit dem Zylinderrohr 28 und den Kappen 30, 32 zwecks Bildung von Kammern zu kooperieren. Insbesondere ist ein Trennelement 34 innerhalb des Zylinderrohrs 28 zwischen dem ersten Satz Rohre 18 und dem zweiten Satz Rohre 20 ange ordnet und kooperiert mit einem anderen (nachfolgend beschriebenen) Trennelement 88, um das Vermischen des Öls und des Kältemittels zu verhindern. Außerdem ist eine andere Trennwand 36 innerhalb des Zylinderrohrs 28 angeordnet, um den Ölstrom in eine durch die Deckelkappe 30, das Zylinderrohr 28 und die Trennwand 36 gebildete obere Ölkammer 38 und eine durch die Trennwand 36, das Zylinderrohr 28 und das Trennelement 34 gebildete untere Ölkammer 40 aufzuspalten.
Die untere Ölkammer 40 steht vorzugsweise in Fluidverbindung mit einem Öleinlassrohr 42, das den Strom des erhitzten Öls vom Fahrzeugantrieb empfängt. Analog dazu steht die obere Ölkammer 38 vorzugsweise in Fluidverbindung mit einem Ölauslassrohr 44, das den Strom des gekühlten Öls an den Fahrzeugantrieb zurückführt.
Das Trennelement 34 kooperiert außerdem mit dem Zylinderrohr 28, der Bodenkappe 32 und zusätzlichen Trennwänden, um weitere Kondensatorkammern zu bilden. Insbesondere kooperieren das Trennelement 34, das Zylinderrohr 28 und eine obere Trennwand 46, um eine obere Kondensatorkammer 48 zu bilden, während eine andere Trennwand 50 mit der Trennwand 46 und dem Zylinderrohr 28 zwecks Bildung einer mittleren Kondensatorkammer 52 kooperiert. Die untere Trennwand 50, das Zylinderrohr 28 und die Bodenkappe 32 kooperieren zwecks Bildung einer unteren Kondensatorkammer 54, die gewöhnlich als die unterkühlte Kammer bezeichnet wird. Das Trennelement 34, die Trennwände 36, 46, 50 und das Rohr 28 bestehen vorzugsweise aus einem Aluminiummaterial, damit sie miteinander hartgelötet werden können. Das Trennelement 34 und die Trennwände 36, 46, 50 können in der Bauart einander ähnlich oder unterschiedlich sein.
Die obere Kondensatorkammer 48 steht in Fluidkommunikation mit einem Kältemitteleinlassblock 56, um das Kältemittel von der Klimaanlage zu empfangen. Insbesondere strömt das Kältemittel in ein Kältemitteleinlassrohr 58 im Kältemitteleinlassblock 56, durch eine Öffnung 60 im Zylinderrohr 28 und in die obere Kondensatorkammer 48.
Analog dazu steht die untere Kondensatorkammer 54 in Fluidkommunikation mit einem Kältemittelauslassblock 62, um das unterkühlte Kältemittel an die Klimaanlage zu liefern. Insbesondere strömt das Kältemittel aus der unteren Kondensatorkammer 54, durch eine Öffnung 64 in das Zylinderrohr 28 und in ein Kältemittelauslassrohr 66 im Kältemittelauslassblock 62.
Das andere Hauptrohr 16 der Kühler/Kondensator-Baugruppe 10 ist auf der rechten Seite der 1 allgemein dargestellt. Dieses Hauptrohr 16 wird nachfolgend als das „Zwischenbehälter/Trockner-Hauptrohr" oder „Z/T-Hauptrohr" bezeichnet. Das Z/T- Hauptrohr 16 ist vorzugsweise eine integrierte Konstruktion, die aus zwei Komponenten, und zwar einem Zwischenbehälter/Trockner 68 und einem Verteiler 70, gefertigt ist, die jetzt beide ausführlicher beschrieben werden.
Der Zwischenbehälter/Trockner 68 umfasst vorzugsweise ein zylindrisches Rohr oder Element 72 mit einem oberen und einem unteren Ende, die jeweils durch eine Deckel- bzw. Bodenkappe 74, 76 verschlossen sind. Das Zylinderrohr 72 weist vorzugsweise ein größtenteils konstantes Querschnittsprofil über seine Länge auf. Stärker bevorzugt weist es ein allgemein rundes Querschnittsprofil über seine Länge auf. Der Zwischenbehälter/Trockner 68 umfasst ein Trennelement 78, das das Zylinderrohr 72 in zwei Kammern unterteilt, nämlich eine Ölzwischenbehälterkammer 80 und eine (nachfolgend als Z/T-Kammer 82 bezeichnete) Zwischenbehälter/Trockner-Kammer 82. Insbesondere bilden die Deckelkappe 74, das Zylinderrohr 72 und das Trennelement 78 die Ölzwischenbehälterkammer 80 und das Trennelement 78, das Zylinderrohr 72 und die Bodenkappe 76 bilden die Z/T-Kammer 82.
Die Z/T-Kammer 82 enthält ein Trocknungselement oder einen Trockner 84. Der in 1 dargestellte Trockner 84 umfasst einen Trocknerbeutel, der eine Wasser absorbierende Komponente, wie z. B. ein Trockenmittel, enthält. Der Trockner 84 absorbiert im Kältemittel eventuell befindliches Wasser, um die Leistung der Klimaanlage zu verbessern.
Aus offensichtlichen Gründen ist es von Vorteil, dass das Kältemittel ausreichend gekühlt und kondensiert ist, bevor es in die Z/T-Kammer 82 einströmt. Als ein Ergebnis ist die Z/T-Kammer 82 vom Kältemittelstrom fluidgetrennt, bis das Kältemittel den Wärmetauscherblock 12 serpentinenförmig in einer bestimmten Anzahl von Durchläufen durchströmt hat. Außerdem ist es von Vorteil, dass der Trockner 84 eine relativ lange Komponente ist, damit eine ausreichende Menge Trocknergranulat enthalten ist. Als ein Ergebnis umfasst der Zwischenbehälter/Trockner 68 eine relativ große Z/T-Kammer 82, die den Trockner 84 umgibt und mit Ausnahme eines angemessenen Abschnitts des Zwischenbehälters/Trockners 68 von den Kältemittelrohren 21 fluidgetrennt ist.
Eine Konstruktion, die diese Ziele erreicht, ist das in 1 dargestellte Z/T-Hauptrohr 16 mit dem Zwischenbehälter/Trockner 68 und dem Verteiler 70, die zur Bildung einer Vielzahl von Verteilerkammern kooperieren, von denen einige fluidgetrennt von der Z/T-Kammer 82 sind und einige in Fluidverbindung mit der Z/T-Kammer 82 stehen.
Der Verteiler 70, das Zylinderrohr 72 und eine Vielzahl von inneren Komponenten, wie z. B. Trennwände, kooperieren zwecks Bildung einer Vielzahl von Verteilerkammern. Wie in 1 dargestellt, ist ein Trennelement 88 zwischen dem Verteiler 70 und dem Zwischenbehälter/Trockner 68 angeordnet, um das Vermischen der Fluide zwischen den Ölrohren 19 und den Kältemittelrohren 21 zu verhindern. Der Verteiler 70 umfasst außerdem vorzugsweise eine Deckelkappe 90 und eine Trennwand 92, um eine obere Ölkammer 94 und eine untere Ölkammer 96 zu bilden.
Außerdem sind unter dem Trennelement 88 zwischen dem Verteiler 70 und dem Zwischenbehälter/Trockner 68 eine obere Trennwand 98, eine untere Trennwand 100 und eine Bodenkappe 102 angeordnet, um eine obere Verteilerkammer 104, eine mittlere Verteilerkammer 106 und eine untere Verteilerkammer 108 zu bilden.
Während des Betriebs der in den 1 und 2 dargestellten Kühler/Kondensator-Baugruppe 10 tritt erhitztes Öl vom Fahrzeugantrieb über das Öleinlassrohr 42 in die untere Ölkammer 40 des ersten Hauptrohrs 14 ein und strömt in die Ölrohre 19. Wenn es durch die Rohre 19 strömt, wird es gekühlt. Anschließend tritt das gekühlte Öl in die untere Ölkammer 96 des zweiten Hauptrohrs 16 ein und strömt über eine Vielzahl von im Zylinderrohr 72 geformten Öffnungen 110 in die Ölzwischenbehälterkammer 80. Das Öl strömt aus der Ölzwischenbehälterkammer 80 und über eine im Zylinderrohr 72 geformte zweite Öffnung 112 in die obere Ölkammer 94 des zweiten Hauptrohrs 16. Danach strömt das Öl über ein Rückführrohr 114 zurück in Richtung erstes Hauptrohr 14, in die obere Ölkammer 38 des erstes Hauptrohrs 14, aus dem Ölauslassrohr 44 und in den Antrieb des Kraftfahrzeugs.
Das Rückführrohr 114 kann eine Querschnittsfläche haben, die im Wesentlichen größer als die der Ölrohre 19 ist, damit ein gewünschter Volumenstrom bereitgestellt wird. Insbesondere hat das Rückführrohr 114 eine Querschnittsfläche, die im Wesentlichen gleich der Summe der Querschnittflächen der Ölrohre 19 ist. Außerdem wird die Anordnung des Rückführrohrs 114 am Oberteil des Wärmetauscherblocks 12 bevorzugt, um den Ölrohren 19 und den Lamellen 24 einen Schutz zu bieten.
Während des Betriebs der Kühler/Kondensator-Baugruppe 10 tritt das Kältemittel über den Kältemitteleinlassblock 56 in die obere Kondensatorkammer 48 des ersten Hauptrohrs 14 ein und strömt in eine erste Reihe 118 der Kältemittelrohre 21, wo es gekühlt wird. Das Kältemittel strömt durch die erste Reihe 118 der Kältemittelrohre 21 und in die obere Verteilerkammer 104 des zweiten Hauptrohrs 16. Anschließend wird das Kältemittel weiter gekühlt, wenn es durch eine zweite Reihe der Kältemittelrohre 21 zurück zum ersten Hauptrohr 14 strömt. Danach tritt das Kältemittel in die mittlere Kondensatorkammer 52 ein, die in Fluidverbindung mit einer dritten Reihe 122 der Kältemittelrohre 21 ist. Das Kältemittel wird weiter gekühlt, wenn es durch die dritte Reihe 122 strömt, und tritt anschließend in die mittlere Verteilerkammer 106 ein.
Die mittlere Verteilerkammer 106 steht über eine Öffnung 126 im Zylinderrohr 72 in Fluidverbindung mit der Z/T-Kammer 82. Das Kältemittel strömt durch die Öffnung 126 und in die Z/T-Kammer 82 hinein, wo der Trockner 84 die Wasseranteile des Kältemittels im Wesentlichen absorbiert. Als Nächstes steigt ein etwaiger Gasanteil des Kältemittels in den oberen Teil der Z/T-Kammer 82, woraufhin nur flüssiges Kältemittel durch einen Filter 130, durch die zweite Öffnung 128 im Zylinderrohr 72 und in die untere Verteilerkammer 108 strömt. Anschließend strömt das Kältemittel durch eine vierte Reihe 132 der Kältemittelrohre 21 und in die untere Kondensatorkammer 54 des ersten Hauptrohrs 14. In 1 bildet die vierte Reihe 132 der Kältemittelrohre 21 zwar den Boden 134 des Wärmetauscherblocks 12, jedoch kann eine Schutzplatte oder eine andere angemessene Konstruktion bereitgestellt werden, um den Boden 134 der Baugruppe zu definieren. Schließlich strömt das Kältemittel über den Kältemittelauslassblock 62 in die Klimaanlage zurück.
Speziell Bezug nehmend auf die 2 und 3 wird jetzt eine Ausgestaltung des Trennelements 78 ausführlicher beschrieben. Das Trennelement 78 umfasst einen ersten Rand 136 für die Bildung einer im Wesentlichen fluiddichten ersten Dichtung 138 mit dem Zylinderrohr 72 und einen zweiten Rand 140 ebenfalls für die Bildung einer im Wesentlichen fluiddichten zweiten Dichtung 142. Zur Anwendung separater Dichtungen ist der erste und der zweite Rand 136, 140 vorzugsweise kreisförmig, um mit der Innenfläche des Zylinderrohrs 72 in Eingriff zu stehen. Die erste Dichtung 138 verhindert den Austritt des Öls aus der Ölzwischenbehälterkammer 80 in das zum Trennelement 78 angrenzende Gebiet, und die zweite Dichtung 142 verhindert den Austritt des Kältemittels aus der Z/T-Kammer 82 in das zum Trennelement 78 angrenzende Gebiet. Die Anwendung separater Dichtungen, nämlich der Dichtungen 138, 142, bietet doppelten Schutz vor dem Vermischen von Öl und Kältemittel.
Das Trennelement 78 umfasst Leckerfassungsmaßnahmen für die Erfassung von Undichtigkeiten zwischen den Dichtungen 138, 142 und dem Zylinderrohr 72. Insbesondere umfasst das Trennelement 78 einen Abschnitt mit verringertem Durchmesser 144 zwischen dem ersten und dem zweite Rand 136, 140. Der Abschnitt mit verringertem Durchmesser 144 kooperiert mit dem Zylinderrohr 72 zwecks Bildung einer Leckerfassungskammer 146, die sämtliches Fluid aufnimmt, das entweder aus der Ölzwischenbehälterkammer 80 oder aus der Z/T-Kammer 82 durch das Trennelement 78 entweicht. Das Zylinderrohr 72 umfasst vorzugsweise eine zwischen dem ersten und dem zweiten Rand 136, 140 angeordnete Öffnung 148, sodass das Fluid in der Leckerfassungskammer 146 durch die Leckerfassungsöffnung 148 strömt und bei einer Inspektion zu sehen ist oder durch einen geeigneten Sensor erfasst werden kann.
3 ist eine isometrische Darstellung des Trennelements 78 aus 2. Der Abschnitt mit verringertem Durchmesser 144 ist eine in den Außendurchmesser des Trennelements 78 geformte Mulde. Außerdem umfasst das Trennelement 78 vorzugsweise eine ausgekehlte Innenform 150, um Materialkosten und Bauteilgewicht zu verringern. Das Trennelement 78 kann aus einem Aluminiummaterial geformt sein, um mit dem Zylinderrohr 72 hartverlötet zu werden. Außerdem ist das Trennelement 78 so dimensioniert, dass es sich im Zylinderrohr 72 an einer gewünschten Position im Presssitz befindet und anschließend mit dem Zylinderrohr 72 hartverlötet wird.
In 4 wird eine alternative Ausgestaltung der Erfindung offenbart. Es ist eine Kühler/Kondensator-Baugruppe 10' dargestellt, die ein zweites Hauptrohr 16' aufweist, das kürzer als der Wärmetauscherblock 12 ist. Insbesondere das zweite Hauptrohr 16' umfasst ein Rohr 72' mit einem zylindrischen Abschnitt 152, der eine Z/T-Kammer 82 und einen Plattenabschnitt 154 bildet, der sich vom zylindrischen Abschnitt 152 erstreckt und mit dem Verteiler 70 zwecks Bildung der Verteilerkammer 156 kooperiert. In einer Konfiguration dieser Ausgestaltung sind der zylindrische Abschnitt 152 und der Plattenabschnitt 154 aus einem einzigen, als eine Einheit ausgebildetem Stück geformt. Zur Fertigung des Rohrs 72' wird eine zylindrische Komponente vorzugsweise entlang einer senkrechten Bearbeitungsstrecke 158 und einer waagerechten Bearbeitungsstrecke 160 spanend bearbeitet, um einen Teil des Materials der zylindrischen Komponente zu entfernen. Als ein Ergebnis des Bearbeitungsvorgangs ist das in 4 dargestellte Rohr 72' weniger voluminös als das in den 1 und 2 dargestellte Zylinderrohr 72. Als ein weiteres Ergebnis des Bearbeitungsvorgangs umfasst der in 4 dargestellte Plattenabschnitt 154 einen im Wesentlichen bogenförmigen Querschnitt mit einem dem des zylindrischen Abschnitts 152 gleichen Krümmungsradius.
Die in 4 gezeigte Ausgestaltung ist außerdem so dargestellt, dass verdeutlicht wird, dass sie ein Auslassrohr 162 enthält, das in Fluidverbindung mit der Verteilerkammer 156 steht und sich vom Rohr 72' erstreckt. Das Auslassrohr 162 wird verwendet, wenn kein Rückführrohr bereitgestellt ist. Insbesondere umfasst das Auslassrohr 162 einen Einlassabschnitt 164, der für die Aufnahme des gekühlten Öls in die Verteilerkammer 156 hineinragt, und einen Auslassabschnitt 166, durch den das gekühlte Öl aus der Kühler/Kondensator-Baugruppe 10' austritt und in den Klimaanlagenkreislauf eintritt. Ein Sicherungsbund 168 kann angrenzend an den Auslassabschnitt 166 auf der Außenfläche des Auslassrohrs 162 geformt sein, um eine Schnappverschlussverbindung mit einer Komponente des Klimaanlagen kreislaufs, wie z. B. eine (nicht dargestellte) Ölleitung, zu bilden. In der in 4 dargestellten Konfiguration ist das Auslassrohr 162 eher mit dem zweiten Hauptrohr 16' als mit dem ersten Hauptrohr 14 zu verbinden, weshalb ein Rückführrohr nicht unbedingt vorhanden ist. Außerdem ist in der Ausgestaltung in 4 eine Deckelkappe 170 dargestellt, die eine im Wesentlichen fluiddichte Dichtung mit dem zylindrischen Abschnitt 152 des Rohrs 72' bildet, um zu vermeiden, dass Kältemittel am Oberteil der Z/T-Kammer 82 austritt. Die Deckelkappe 170 ist vorzugsweise am oberen Teil des zylindrischen Abschnitts 152 auf der waagerechten Bearbeitungsstrecke 160 angeordnet. 4 zeigt eine erste Lasche 172 und eine zweite Lasche 174, die aus der Deckelkappe ragen, um die Deckelkappe 170 am Rohr 72' zu sichern. Die Deckelkappe 170 umfasst außerdem vorzugsweise eine (nicht dargestellte) dritte Lasche, sodass die drei Laschen die Punkte eines Dreiecks bilden. Außerdem sind zwei der drei Laschen angrenzend an die Kanten des Plattenabschnitts 154 des Rohrs 72' angeordnet. Die Deckelkappe 170 und die Laschen 172, 174 bestehen vorzugsweise aus einem Aluminiummaterial, um mit dem Rohr 72' hartverlötet zu werden. Deshalb bieten die Laschen 172, 174 während der Montage eine anfängliche Presssitzverbindung mit dem Rohr 72' und eine dauerhafte Hartlötverbindung mit dem Rohr 72', nachdem das Hartlöten erfolgt ist.
Die voranstehende ausführliche Beschreibung soll als Darstellung und nicht als Beschränkung betrachtet werden, und es sind die nachfolgenden Patentansprüche einschließlich sämtlicher Entsprechungen, die den Sinn und den Geltungsbereich der Erfindung definieren sollen.

Claims

Integrierter Kondensatorölkühler mit einem Zwischenbehälter/Trockner, umfassend: – einen Wärmetauscherblock, der einen ersten Satz sich zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende des Wärmetauscherblocks erstreckender Strömungsrohre und einen zweiten Satz sich zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende des Wärmetauscherblocks erstreckender Strömungsrohre hat, wobei der erste Satz Strömungsrohre einen ersten Fluidströmungsweg und der zweite Satz Strömungsrohre einen zweiten Fluidströmungsweg bildet; – ein erstes Hauptrohr, das mit dem ersten Ende des Wärmetauscherblocks verbunden ist und in Fluidkommunikation mit dem ersten Satz Strömungsrohre und dem zweiten Satz Strömungsrohre steht; – ein zweites Hauptrohr, das mit dem zweiten Ende des Wärmetauscherblocks verbunden ist, wobei das zweite Hauptrohr einen mit dem ersten Satz Strömungsrohre in Fluidkommunikation stehenden ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt umfasst, der eine mit dem zweiten Satz Strömungsrohre in Fluidkommunikation stehende Zwischenbehälter/Trockner-Kammer bildet; und – einen in der Zwischenbehälter/Trockner-Kammer angeordneten Trockner.
Wärmetauscher nach Anspruch 1, wobei sich das zweite Hauptrohr von einem oberen Abschnitt zu einem unteren Abschnitt des Wärmetauscherblocks erstreckt.
Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Zwischenbehälter/Trockner-Kammer durch ein Sammelrohr gebildet wird.
Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der erste Abschnitt des zweiten Hauptrohrs eine Zwischenbehälterkammer umfasst, die in Fluidkommunikation mit dem ersten Satz Strömungsrohre steht.
Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Zwischenbehälterkammer durch das Sammelrohr gebildet wird.
Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Sammelrohr eine allgemein zylindrische Form hat.
Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Zwischenbehälter/Trockner-Kammer des zweiten Hauptrohrs und die Zwischenbehälterkammer des zweiten Hauptrohrs durch ein innerhalb des Sammelrohrs angeordnetes Trennelement getrennt sind.
Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Trennelement einen ersten Rand, der eine im Wesentlichen fluiddichte erste Dichtung mit dem Sammelrohr bildet, und einen zweiten Rand, der eine im Wesentlichen fluiddichte zweite Dichtung mit dem Sammelrohr bildet, umfasst.
Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Trennelement eine zwischen der ersten Dichtung und der zweiten Dichtung angeordnete Mulde umfasst, wobei die Mulde und das Sammelrohr zwecks Bildung einer Leckerfassungskammer kooperieren, und dass das Sammelrohr außerdem eine Leckerfassungsbohrung umfasst, die sich durch das Sammelrohr erstreckt und in Fluidkommunikation mit der Leckerfassungskammer steht.
Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der erste Abschnitt des zweiten Hauptrohrs eine Kammer umfasst, die mindestens partiell durch eine sich vom Sammelrohr des zweiten Hauptrohrs erstreckende Platte gebildet wird.
Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Platte einen allgemein bogenförmigen Querschnitt in einer zur Strömungsrichtung allgemein parallelen Ebene umfasst.
Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Platte und das Sammelrohr des zweiten Hauptrohrs ein einziges, als eine Einheit ausgebildetes Teil umfassen.
Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das erste Hauptrohr ein erstes Ende des integrierten Fluidkühlers und Fluidkondensators bildet, der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt des zweiten Hauptrohrs ein zweites Ende des integrierten Fluidkühlers und Fluidkondensators bilden und der zweite Abschnitt des zweiten Hauptrohrs sich vom Wärmetauscherblock in einem Abstand erstreckt, der größer ist als der, in dem sich der erste Abschnitt des zweiten Hauptrohrs vom Wärmetauscherblock erstreckt.
Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei das mindestens eine erste Strömungsrohr einen Ölkühler und das mindestens eine zweite Strömungsrohr einen Kondensator umfasst.