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Die
Erfindung betrifft einen Akkumulator, insbesondere für eine Kraftfahrzeug-Klimaanlage,
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruches 1.
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Um
die Funktion eines Verdichters in einer Kraftfahrzeug-Klimaanlage,
bei welcher R744 als Kältemittel
verwendet wird, zu gewährleisten,
muss dieser mit einem Kältemaschinenöl geschmiert
werden. Beim Verdichtungsprozess leckt jedoch üblicherweise ein geringer Teil
des zum Schmieren verwendeten Kältemaschinenöls und gelangt
dadurch in den Kältemittelkreislauf,
so dass es im Kältemittelkreislauf
als Kältemittel-Kältemaschinenöl-Gemisch umgewälzt wird.
Da somit über
die Betriebsdauer die Menge an Kältemaschinenöl im Verdichter
abnehmen würde,
was zu einem Schaden am Verdichter führen würde, muss sichergestellt werden,
dass das Kältemaschinenöl nicht
dauerhaft im Kältemittelkreislauf
verbleibt, sondern wieder dem Verdichter als Schmiermittel zugeführt wird.
Die Abtrennung des Kältemaschinenöls vom Kältemittel
erfolgt normalerweise in einem Akkumulator, in welchem das Kältemittel
im flüssigen
Zustand gesammelt wird.
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Aus
der
DE 43 17 917 C2 ist
ein Akkumulator oder Sammler für
eine Klimaanlage bekannt, wobei das Gehäuse des Sammlers, in dem ein
Trockenmittel enthaltendes Teil untergebracht ist, aus einem oberen
und unteren zylindrischen Teil besteht, die gemeinsam eine innere
obere Dampfkammer bilden. Der Akkumulator hat ferner ein Einlassrohr,
das von oben her bis in den unteren Teil des Gehäuses ragt, und ein U-förmig ausgebildetes
Auslassrohr, das beginnend im oberen zylindrischen Teil von der
inneren Dampfkammer nach unten in den unteren Bereich, in dem eine Ölaufnahmeöffnung in
Form einer Bohrung vorgesehen ist, und wieder nach oben führt, wo
es aus dem Gehäuse
austritt, und mit einem Prallteil, das zwischen dem oberen und unteren
zylindrischen Teil im mittleren Drittel innerhalb des Gehäuses angeordnet
ist. Dabei ist das Prallteil am Ende des oberen oder des unteren
zylindrischen Teils vor dem Zusammenfügen der zylindrischen Teile
einstückig
als integraler Bestandteil des Gehäuses angeformt und dient dem
Unterbrechen des Flusses des Kältemittels
von dem Austritt des Einlassrohres in Richtung des Einlasses des
Austrittsrohres. Das gesamte, durch das Einlassrohr in den Akkumulator
einströmende,
teilweise gasförmige
und teilweise flüssige Kältemittel
durchströmt
den Trockner, um die Feuchtigkeit aus dem Kältemittel zu entfernen.
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Um
ein Einströmen
von direkt durch das Einlassrohr in den Akkumulator einströmendem Kältemittel
in das Austrittsrohr zu verhindern, sind ferner eine Vielzahl von
Lösungen
mit Trennwänden
bekannt, die bereichsweise zwischen dem Eintritts- und Austrittsrohr,
insbesondere in der Nähe
der Öffnung des
Austrittsrohres, angeordnet sind. Ein Beispiel einer derartigen,
im oberen Bereich des Akkumulators angeordneten Trennwand ist in
der
JP 09133437 A offenbart.
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Derartige
Akkumulatoren lassen noch Wünsche
offen.
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten Akkumulator, insbesondere
für eine
Kraftfahrzeug-Klimaanlage, zur Verfügung zu stellen.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
durch einen Akkumulator mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte
Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Erfindungsgemäß ist ein
Akkumulator mit Gehäuse
vorgesehen, in welchem ein Kältemittel-Eintritt,
durch welchen Kältemittel
in den Akkumulator gelangt, ein Kältemittel-Austritt, durch welchen das
Kältemittel
aus dem Akkumulator austritt, und ein Rohr vorgesehen sind, das
mit dem Kältemittel-Austritt
verbunden ist, dessen kältemitteleinlassseitiges Ende
in einen oberen Bereich des Innenraums vom Akkumulator ragt, und
durch das im Wesentlichen gasförmiges
Kältemittel
aus dem Innenraum des Akkumulators über den Kältemittel-Austritt austritt,
wobei das Ende des Rohres, durch welches das im Wesentlichen gasförmige Kältemittel
in das Rohr gelangt, in einem gegenüber der denselben umgebenden
Fläche
des Innenraum vom Akkumulator erhöhten Bereich und höher endend
als die umgebende Fläche
angeordnet ist, wobei der erhöhte
Bereich eine Fläche
einnimmt, die deutlich kleiner als die den erhöhten Bereich umgebende Fläche ist.
In Folge des Vorsehens eines erhöhten,
insbesondere bevorzugt domartig ausgestalteten Bereichs ist seitlich
und endseitig des kältemitteleinlassseitigen
Endes des Rohres sowohl außen
herum als auch endseitig jeweils ein Ringspalt vorgesehen, welcher
ein Eintreten von Partikeln erschwert. Ferner lässt sich bei entsprechender
Auslegung der Spalte ein relativ konstanter Dampfgehalt erreichen.
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Der
erhöhte
Bereich in vorzugsweise in einem Deckel oder in einem Zwischenboden
des Akkumulators vorgesehen. Durch eine derartige Ausgestaltung
kann auf Einbauten, wie insbesondere Trennwände, aber ggf. auch auf Filter
verzichtet werden, so dass ein derartiger Akkumulator kostengünstiger
herstellbar ist.
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Der
erhöhte
Bereich, im Folgenden auf Grund seiner Gestalt in Bezug auf das
Bauteil, bspw. einem Deckel oder einem Zwischenboden, in dem er ausgebildet
ist, auch als Vertiefung bezeichnet, wird vorzugsweise durch eine
Ausnehmung oder eine Verformung gebildet. Insbesondere im Falle
eines Vorsehens des erhöhten
Bereichs in einem Deckel wird der erhöhte Bereich besonders bevorzugt
durch eine spanabhebende Bearbeitung hergestellt. Beim Vorsehen
des erhöhten
Bereichs in einem (Stanz-)Biegeteil erfolgt die Herstellung vorzugsweise
mittels Umformens.
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Der
Begriff „im
Wesentlichen gasförmiges Kältemittel" ist im vorliegenden
Fall breit auszulegen. So ist ein Anteil von mehreren Prozent flüssigem Kältemittel
im den Akkumulator verlassenden Kältemittelstrom insbesondere
in bestimmten Betriebszuständen
nicht ungewöhnlich
und für übliche Kompressoren
unschädlich.
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Das
kältemitteleinlassseitige
Ende des Rohres, insbesondere eines U-Rohres, weist vorzugsweise einen Außendurchmesser
von 6 bis 12 mm, besonders bevorzugt von 10 mm +/– 1 mm und
insbesondere bevorzugt von ca. 10 mm auf.
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Die
Vertiefung, in welcher das kältemitteleinlassseitige
Ende des Rohres angeordnet ist, ist vorzugsweise zylinderförmig ausgebildet
und weist bevorzugt einen Innendurchmesser von 12 bis 25 mm, besonders
bevorzugt von 15 bis 20 mm und insbesondere bevorzugt von ca. 17,5
mm +/– 2
mm auf. Die Tiefe der Vertiefung beträgt bevorzugt 10 bis 20 mm,
insbesondere bevorzugt 15 mm +/– 2
mm, wobei das kältemitteleinlassseitige
Ende des Rohres bevorzugt 5 bis 8 mm in die Vertiefung hineinragt,
wobei es bevorzugt bezüglich
des vorzugsweise in Richtung der Tiefe konstanten Querschnittes
der Vertiefung zentriert angeordnet ist.
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Gemäß einer
Ausführungsform,
insbesondere bei geringen Bauhöhen,
ist auf das Ende des Rohres, durch welches das Kältemittel in das Rohr eintritt,
ein Filter geschoben. Dabei kann das Filter mit einer Seite an der
Unterseite eines Deckels oder eines Zwischenbodens anliegen, so
dass das Filter den erhöhten
Bereich, in welcher das kältemitteleinlassseitige
Ende des Rohres angeordnet ist, von unten her verschließt. Alternativ
kann das Filter hohlzylindrisch und auf einer Seite geschlossen
ausgebildet sein, wobei das Filter auf das kältemitteleinlassseitige Ende
des Rohres geschoben ist.
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Vorzugsweise
ist das kältemitteleinlassseitige
Ende, durch welches das im Wesentlichen gasförmige Kältemittel in das Rohr gelangt,
im oberen Bereich des Akkumulators angeordnet, wobei die Mitte des
Endes, die Mitte des anderen Endes des Rohres, welches den Kältemittel-Austritt
bildet, und die Mitte des Kältemittel-Einlasses
ein gleichseitiges oder nahezu gleichseitiges Dreieck bilden. Eine
derartige Anordnung ermöglicht
eine relativ geringe Baubreite des Akkumulators bei optimaler Raumausnutzung. Ist
eine Ausführungsform
mit einem Zwischenboden vorgesehen, so ist der Spalt, durch den
das Kältemittel
von oben in den Ansaugbereich kommt, vorzugsweise auf der dem Kältemittel-Eintritt
gegenüberliegenden
Seite angeordnet.
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Das
aus dem unteren Bereich des Akkumulator-Innenraums sich sammelnde Öl wird dem
im Wesentlichen gasförmigen
Kältemittel
vorzugsweise im unteren Bereich des U-Rohres beigemischt. Dies kann über eine
oder ggf. auch mehrere Öffnungen, insbesondere
bevorzugt gebildet durch Bohrungen, erfolgen.
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Als
Kältemittel
wird vorzugsweise R744 verwendet, jedoch kann auch ein anderes geeignetes Kältemittel
verwendet werden.
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Im
Innenraum des Akkumulators kann ferner ein Trockenmittel angeordnet
sein, wobei bspw. der Einsatz, in welchem das Trockenmittel angeordnet ist,
als Zwischenboden dienen kann, an welchem der erhöhte Bereich
ausgebildet ist.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele
unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigen:
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1 eine
schematische Schnittdarstellung eines Akkumulators gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel,
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2 eine
schematische Schnittdarstellung eines Akkumulators gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel,
und
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3 eine
schematische Schnittdarstellung eines Akkumulators gemäß dem dritten
Ausführungsbeispiel.
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1 zeigt
eine schematische Darstellung eines Akkumulators 1 gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel,
welcher in einem nicht näher
dargestellten R744-Kältemittelkreislauf
einer Kraftfahrzeug-Klimaanlage angeordnet ist.
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Der
mit einem etwa zylinderförmig
und im unteren Bereich abgerundeten Gehäuse ausgebildete Akkumulator 1 weist
einen Kältemittel-Eintritt 2, durch
welchen das Kältemittel
von oben in den Akkumulator 1 eintritt, ein U-Rohr 3 mit
einem Außendurchmesser
d von ca. 10 mm und einen den Akkumulator 1 oben abschließenden Deckel 4 auf,
durch den das eine Ende des U-Rohres 3 ragt
und den Kältemittel-Austritt 5 bildet.
Der Anschluss der weiterführenden
Leitung an den Kältemittel-Austritt 5 des
Kältemittelkreislaufs
kann auf beliebige, bekannte Weise erfolgen. Entsprechendes gilt
auch für den
Anschluss der das Kältemittel
zuführenden
Leitung an den Kältemittel-Eintritt 2.
Der Kältemittel-Eintritt 2 ist
vorliegend durch ein Rohr nach unten in den Innenraum des Akkumulators 1 verlängert ausgebildet.
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Das
sich im oberen Bereich des Akkumulators 1 sammelnde, im
Wesentlichen gasförmige
Kältemittel
gelangt über
ein im obersten Bereich angeordnetes Ende 3' des U-Rohres 3 in dasselbe
und durchströmt
es von oben nach unten, wird im unteren Bereich um 180° umgelenkt
und strömt
wieder nach oben, wo es das U-Rohr 3 und zugleich auch
den Akkumulator 1 durch den Kältemittel-Austritt 5 verlässt. Hierbei
ist der Kältemitteleinlass
in das U-Rohr 3 deutlich
oberhalb der Öffnung
des Kältemittel-Eintritts 2 in
den Innenraum des Akkumulators 1 angeordnet.
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Das
U-Rohr 3 ist auf an sich bekannte Weise im Bereich der
Krümmung,
der im unteren Teil des Akkumulators 1 angeordnet ist,
mit einer Bohrung (nicht dargestellt) versehen, durch welche Öl dem das
U-Rohr 3 durchströmenden
Kältemittel
beigemischt wird. Um zu Verhindern, dass Verschmutzungen durch die
Bohrung mit dem Öl
in das U-Rohr 3 gelangen, ist ein Ölfilter 6 vor der
Bohrung angeordnet.
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Der
Deckel 4 weist gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
ein erhöhten
Bereich in Form einer den Innenraum des Akkumulators 1 vergrößernden
kreisförmigen
Vertiefung 7 mit einem Außendurchmesser D von 18 mm
und einer Tiefe H – in
Bezug auf die den erhöhten
Bereich umgebende Fläche – von 15
mm auf. In diese Vertiefung 7 ragt das Ende 3' des U-Rohres 3 vorliegend
ca. 7 mm hinein (Einschublänge
h), d.h. dieser Bereich des Akkumulatorinnenraums, in welchem das
Ende 3' angeordnet
ist, ist räumlich
weiter oben in einer Art Dom angeordnet, insbesondere ist er deutlich
oberhalb des Kältemittel-Eintritts 2 angeordnet.
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Die
Mitten der drei Ausnehmungen bzw. Aussparungen im Deckel 4 für den Kältemittel-Eintritt 2, die
Vertiefung 7 für
das Ende 3' des
U-Rohres 3 und die Öffnung
für das
andere Ende des U-Rohres 3, welches den Kältemittel-Austritt 5 bildet,
sind vorliegend in Form eines gleichseitigen Dreieckes angeordnet,
wobei die Mitte des Deckels 4 mit der Mitte des Dreiecks
zusammenfällt.
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Durch
die zuvor beschriebene Anordnung des kältemitteleinlassseitigen Endes 3' vom U-Rohr 3 ist
der Ansaugbereich des Kältemittels
im Akkumulator 1 in einem erhöhten Bereich angeordnet, der
vom turbulenten Bereich, insbesondere in der Nähe des Kältemittel-Einlasses 2,
räumlich
durch einen relativ engen Ringspalt, jedoch ohne das Vorsehen zusätzlicher
Einbauten, wie bspw. Trennwänden,
getrennt ist. Dies ermöglicht
einen relativ konstanten Dampfgehalt des Kältemittels. In Folge der Positionierung des
U-Rohr-Einlasses
und der 180°-Umlenkung
des Kältemittels
zum Einströmen
in das U-Rohr 3 ist ferner im Einlassbereich des U-Rohrs
kein Filter zwingend erforderlich, da sich in diesem etwas abgesetzten
Bereich im Wesentlichen keine festen Partikel befinden.
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Gemäß dem zweiten,
in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel, bei dem der
Aufbau des Akkumulators 1 dem des zuvor beschriebenen ersten
Ausführungsbeispiels
entsprich, sofern nachfolgend nicht ausdrücklich erwähnt, t und daher gleiche oder gleichwirkende
Elemente mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind, ist im
Einlassbereich des U-Rohres ein Kältemittel-Filter 11 vorgesehen, welches
auf das U-Rohr-Ende 3' geschoben
ist und mit seiner Oberseite an der Unterseite des Deckels 4 anliegt
und die im Deckel 4 ausgebildete Vertiefung 7, welche
einen erhöhten
Bereich bildet, nach unten zum Akkumulatorinnenraum hin abschließt. Somit muss
das gesamte Kältemittel,
das über
das U-Rohr 3 angesaugt wird, das Filter 11 durchströmen, um
in den U-Rohr-Einlass zu gelangen. Das Filter 11 weist eine
kegelstumpfförmige
Gestalt mit mittiger Öffnung zum
Durchschieben des U-Rohr-Endes 3' auf, wobei sich der Kegel nach
unten verjüngt
(siehe 2). Das Filter 11 kann mittels beliebiger,
bekannter Maßnahmen
am U-Rohr 3 befestigt sein. Ferner ist im Unterschied zum
ersten Ausführungsbeispiel
der Kältemittel-Einlass 2 deutlich
kürzer
ausgebildet und wird ausschließlich
durch eine Bohrung im Deckel 4 gebildet, d.h. das in den
Innenraum des Akkumulators 1 ragende Rohr entfällt. Dennoch
ist – auf
Grund des domartig ausgebildeten, erhöhten Bereichs – das kältemitteleinlassseitige
Ende 3' des
U-Rohres 3 höher angeordnet
als die Öffnung
des Kältemittel-Einlasses 2.
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Da
in diesem erhöhten
Bereich nur eine sehr geringe Anzahl von Partikeln anfällt, kann
die Filterfläche
relativ klein dimensioniert sein, ohne dass die Gefahr besteht,
dass sich das Filter zusetzt. Die domartige Ausgestaltung des U-Rohr-Einlassbereichs entspricht
vollständig
der des zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiels.
Ein Filter ist insbesondere bei geringen Bauhöhen sinnvoll.
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Gemäß dem in 3 dargestellten,
dritten Ausführungsbeispiel,
bei dem gleiche oder gleichwirkende Elemente wiederum mit den gleichen
Bezugszeichen wie bei den vorigen Ausführungsbeispielen versehen sind,
ist ein quer zur Längsachse
des Akkumulators 1 verlaufender Zwischenboden 22 vorgesehen.
Dieser Zwischenboden 22 weist eine über weite Bereiche dem Innenquerschnitt
des Akkumulators 1 entsprechende Gestalt auf, wobei auf
einer Seite ein Spalt 23 ausgebildet ist, durch welchen
das durch den Kältemittel-Eintritt 2 von
oben her einströmende Kältemittel
in den unteren Teil des Akkumulators 1 gelangen kann, aus
dessen oberen Bereich es abgesaugt wird. Der Kältemittel-Eintritt 2 ist
gemäß dem dritten
Ausführungsbeispiel
deutlich kürzer
als bei den vorliegen Ausführungsbeispielen
ausgebildet und wird lediglich durch eine Öffnung im Deckel 4 gebildet,
so dass die Eintrittsöffnung
in diesem Fall oberhalb des Kältemitteleinlasses
in das U-Rohr 3 angeordnet ist.
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Der
als Stanz-Biegeteil ausgebildete Zwischenboden 22 weist
eine etwa zylinderförmige
Vertiefung 7 auf, welche einen erhöhten Bereich bildet und einen
Innendurchmesser von 20 mm und eine Tiefe (von unten her gemessen)
von 15 mm hat. In diese Vertiefung 7 ragt von unten her
das kältemitteleinlassseitige
Ende 3' des
U-Rohres 3 ca. 6 mm hinein, wobei das U-Rohr 3 einen
Außendurchmesser von
ca. 10 mm aufweist. Der kältemittelauslassseitige
Schenkel des U-Rohres 3 ist durch eine Öffnung im Zwischenboden 22 geführt.
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Auf
das Ende 3' des
U-Rohres 3 ist ein zylinderförmiger Filter 11 geschoben,
der eine zylinderförmige,
einseitig geschlossene Öffnung
mit einem Innendurchmesser von ca. 10 mm aufweist, so dass zwischen
der Bodenfläche
der Vertiefung 7 und dem Ende 3' des U-Rohres 3 die geschlossene
Seite des Filters 11 angeordnet ist. Der Außendurchmesser des
Filters 11 ist kleiner als der Innendurchmesser D der Vertiefung 7,
wobei die Differenz vorliegend etwas mehr als zweimal die Höhe des zwischen
dem Ende 3' des
U-Rohres 3 und
dem Zwischenboden 22 gebildeten Ringspalts entspricht.
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Auf
Grund des Vorsehens eines den oberen Teil des Akkumulatorsinnenraums
vom unteren Teil des Akkumulatorinnenraums abtrennenden Zwischenbodens 22,
welcher derart bemessen ist, dass nur ein Spalt 23 am Rand
vorgesehen ist, kann dieser Spalt 23 auch als eigentlicher
Kältemittel-Eintritt in den Innenraum
des Akkumulators 1 betrachtet werden, aus welchem das gasförmige Kältemittel
abgesaugt wird. Bei dieser Betrachtungsweise ist wiederum das kältemitteleinlassseitige
Ende 3' des
U-Rohres 3 oberhalb des Kältemittel-Eintritts, d.h. des Spalts 23,
angeordnet, entsprechend den beiden zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen.
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Auch
in diesem Fall kann gemäß Varianten das
Filter 11 entfallen oder aber entsprechend dem Filter des
zweiten Ausführungsbeispiels
ausgebildet sein, d.h. den erhöhten
Bereich von unten her verschließen.
Entsprechend kann das Filter bei einer Ausgestaltung des Akkumulators
gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel
auch derart ausgebildet sein, wie zuvor unter Bezugnahme auf das
dritte Ausführungsbeispiel
beschrieben.
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Auch
wenn gemäß den vorliegenden
Ausführungsbeispielen
nicht beschrieben, kann im Innenraum des Akkumulators ein Trockenmittel
angeordnet sein, um Feuchtigkeit aus dem Kältemittel aufzunehmen.