-
Die
Erfindung betrifft einen Akkumulator, insbesondere für
eine Klimaanlage, mit Schmutzfänger gemäß dem
Oberbegriff des Anspruchs 1.
-
Aus
der
EP 1 176 374 B1 ist
ein Akkumulator für eine nach dem Orifice-Prinzip arbeitende
Klimaanlage bekannt. Dieser Akkumulator weist ein Gehäuse,
einen Strömungsweg für ein Kältemittel
mit einem Einlassrohr, welches eingangsseitig mit einer Kältemittel-Zulaufleitung
verbindbar ist und sich ausgangsseitig zum Gehäuseinneren öffnet,
einen U-förmig gekrümmten Auslassrohr, welches
eingangsseitig zum Gehäuseinneren offen und ausgangsseitig mit
einer Kältemittel-Ablaufleitung verbindbar ist, ein im
Gehäuseinneren untergebrachtes Trockenmittel auf. Hierbei
kommuniziert der Strömungsweg über eine Durchgangsöffnung
mit einem unteren Bereich des Gehäuseinneren. Ferner ist
in einem Durchgangsweg, der sich an die Durchgangsöffnung
anschließt, ein Sieb angeordnet, welches von einem Siebträger
getragen wird. Der Siebträger weist ein Positionierelement
zur Ausrichtung des Siebs gegenüber der Durchgangsöffnung
und eine Halteeinrichtung auf, so dass der Siebträger zur
Halterung an dem Auslassrohr von außen auf dieses aufgesteckt werden
kann. Das Sieb ist hierbei als ebenes Siebgewebe ausgeführt,
und der Siebträger weist Stützstege zum Ab stützen
der Siebfläche auf. Das Gehäuse ist zylindrisch
ausgebildet, wobei es eine zylindrische Umfangswand und eine etwas
nach außen gestülpte Bodenwand hat, die im Bereich
des Siebträgers eben ausgebildet ist. Nach oben hin ist
ein Deckel mit einem Einlass und einem Auslass vorgesehen. Die Befestigung
eines derartigen Akkumulators erfolgt mittels eines Halters.
-
Ein
anderer, gattungsgemäßer Akkumulator ist aus der
WO 98/10854 A1 bekannt.
Auch in diesem Fall ist das Gehäuse mit einer zylindrischen
Umfangswand und einem nach außen gestülpten Boden ausgebildet.
In Folge einer etwa mittigen Unterteilung des Gehäuses
ist kein getrennt ausgebildeter Deckel vorgesehen, sondern auch
der obere Bereich nach außen gestülpt ausgebildet,
wobei Öffnungen für die Zu- und Ableitung vorgesehen
sind. Eine Durchgangsöffnung im U-Rohr für das Öl
ist an der untersten Stelle des U-Rohrs vorgesehen, wobei vor derselben
ein Sieb mittels einer Halteeinrichtung am U-Rohr angebracht ist,
so dass zwischen dem Boden und dem Sieb ein gewisser Abstand verbleibt.
Die Befestigung eines derartigen Akkumulators erfolgt mittels eines
Halters.
-
Die
US 4,651,540 A offenbart
einen Akkumulator mit einem mehrteiligen Aufbau, bestehend aus einem
Deckel, einer zylindrischen Umfangswand und einem getrennt hiervon
ausgebildeten, nach außen gestülpten Boden, wobei
im untersten Bereich ein nach außen vorstehender Gewindestift
zur Montage des Akkumulators vorgesehen ist. Eine vergleichbare Gehäusestruktur
eines Akkumulators ist auch aus der
US 5,076,071 A bekannt.
-
Die
US 5,660,058 A offenbart
einen Akkumulator mit einem U-Rohr, an dem im untersten Bereich eine Öffnung
mit vorgeordnetem Filter beschrieben ist. Der Akkumulator weist
ein zylinderförmiges, etwa mittig unterteiltes tiefgezogenes
Gehäuse mit konstanter Wandstärke auf, wobei im
untersten Bereich – abgesetzt durch eine Art Stufe – eine
wannenartige Vertiefung ausgebildet ist, in die das Filter hineinragt, dessen
Durchtrittsfläche vollständig innerhalb der Wanne
bodennah angeordnet ist. Die Anordnung der Öffnung sehr
weit unten stellt sicher, dass ausreichend Öl, das sich
im untersten Bereich des Akkumulators sammelt, vom das U-Rohr durchströmenden gasförmigen
Kältemittel mitgenommen wird, so dass eine ausreichende
Schmierung, insbesondere des Kompressors gewährleistet
werden kann. Im Laufe des Betriebs sammeln sich im Bodenbereich
des Akkumulators Schmutzpartikel an, die zu Problemen führen
können.
-
Derartige
Akkumulatoren lassen somit noch Wünsche offen.
-
Ausgehend
von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, einen
verbesserten Akkumulator zur Verfügung zu stellen.
-
Diese
Aufgabe wird gelöst durch einen Akkumulator mit den Merkmalen
des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der
Unteransprüche.
-
Erfindungsgemäß ist
ein Akkumulator, insbesondere für eine Klimaanlage, vorgesehen,
aufweisend ein Gehäuse mit einem Deckel, wobei im Bodenbereich
des Gehäuses eine Wanne zum Sammeln des im Kältemittel
enthaltenen Öls und von Schmutzpartikeln ausgebildet ist,
die einen Querschnitt aufweist, der kleiner als der Querschnitt
im oberhalb angeordneten Bereich des Gehäuses des Akkumulators
ist, wobei der Übergang zur Wanne stufenartig ausgebildet
ist, einen Strömungsweg für ein Kältemittel
mit einem Eintritt, welcher eingangsseitig mit einer Kältemittel-Zulaufleitung
verbindbar ist und sich ausgangsseitig zum Gehäuseinneren öffnet,
einem U-förmig gekrümmten Auslassrohr, welches
eingangsseitig zum Gehäuseinneren offen und ausgangsseitig
mit einer Kältemittel-Ablaufleitung verbindbar ist, wobei
der Strömungsweg über eine Durchgangsöffnung
mit einem unteren Bereich des Gehäuseinneren verbunden
ist, und vor der Durchgangsöffnung ein Ölfilter
angeordnet ist, wobei das Ölfilter zumindest mit einem
wesentlichen Bereich seiner Durchtrittsfläche oberhalb
der Wanne angeordnet ist. Die im Bodenbereich des Gehäuses
ausgebildete Wanne dient insbesondere dem Sammeln des Öls,
das sich vom (flüssigen) Kältemittel trennt und
zur Aufnahme von Schmutz, unter anderem vom Schmutz, der vom Ölfilter
zurückgehalten wird. Dadurch, dass das Ölfilter
mit einem wesentlichen Bereich seiner Durchtrittsfläche
relativ hoch über der untersten Fläche des Akkumulators
angeordnet ist, ist ein ausreichender Raum zur Aufnahme von Schmutzpartikeln
vorhanden. Ein vollständiges Zusetzen des Filters durch
den sich am Boden sammelnden Schmutz kann sicher vermieden werden,
so dass stets ausreichend Öl durch die Durchtrittsfläche zur
Durchgangsöffnung des U-Rohres gelangt und die Schmierfunktion
sichergestellt ist.
-
Die
Durchgangsöffnung (oder ggf. auch Durchgangsöffnungen)
vor der das Ölfilter angeordnet ist, ist vorzugsweise im
unteren, gekrümmten Bereich des U-förmigen Auslassrohres
im obersten Bereich oder oberhalb der Wanne angeordnet ist, so dass
zwischen der unteren Fläche des Gehäuses ein Abstand
von annährend der Wannentiefe oder mehr als der Wannnentiefe
ausgebildet ist. Dies stellt einen ausreichend großen Sammelraum
für Schmutzpartikel zur Verfügung.
-
Besonders
bevorzugt umgibt das Filter das U-Rohr, wofür es vorzugsweise
am U-Rohr angeclipst ist. Die Durchtrittsfläche für
das Öl, d. h. die Fläche, in dem das Filtermaterial
vorgesehen und für Öl durchströmbar ist,
erstreckt sich bevorzugt über einen wesentlichen Bereich
des Umfangs des U-Rohres, d. h. über vorzugsweise mindestens
50%, insbesondere mindestens 60%, 70% oder besonders bevorzugt mindestens
80% des Umfanges. Besonders bevorzugt ist das Filter ringartig ausgebildet.
-
Das
Gehäuse ist vorzugsweise einstückig mittels Fließpressens
ausgebildet. Durch eine Herstellung mittels Fließpressens,
d. h. eines Druckumformverfahrens gemäß DIN
8583, im Unterschied zu üblichen Herstellungsverfahren
der Gehäuse, kann der vorhandene Bauraum optimiert werden,
insbesondere im Bodenbereich des Akkumulators kann der Raum optimal
ausgestaltet und somit auch optimal genutzt werden. Das Gehäuse
des Akkumulators ist vorzugsweise aus Aluminium, insbesondere aus Aluminium
der Gruppen Al 3xxx, Al 5xxx oder Al 6xxx, gefertigt. Diese Materialien
lassen sich gut mittels Fließpressens umformen und sind
zudem als Gehäuse für einen Akkumulator geeignet.
-
Insbesondere
bevorzugt ist das Gehäuse außenseitig im Bodenbereich
mit einer Positionierungsstruktur versehen, die sich zumindest bereichsweise von
der Zylinderform unterscheidet. Die Positionierungsstruktur wird
bevorzugt durch einen Drei-, Vier, Fünf-, Sechs-, Sieben-
oder Achtkant gebildet, insbesondere bevorzugt durch einen Sechs-
oder Achtkant. Das Vorsehen einer sich zumindest in einem Bereich
von der Zylinderform unterscheidenden Positionierungsstruktur ermöglicht
ein einfaches, exaktes Positionieren, auch in Bezug auf die Ausrichtung in
Umfangsrichtung. Der Akkumulator kann zudem einfacher gehandhabt
werden, wenn Drehmomente, bspw. das Anzugsdrehmoment bei der Montage
des Akkumulators, auftreten, da bspw. ein Sechskant, als Mittel
zum Auffangen von Drehmomentenkräften dienen kann. Ferner
kann der Akkumulator ohne einen am Umfang vorgesehenen Halter bei
entsprechender Ausgestaltung einer Aufnahme eingebaut werden. Eine
einfache Aufnahme in einem Baumodul für die Positionierungsstruktur
ist ausreichend.
-
Die
Wanne im Bodenbereich des Gehäuses erstreckt sich vorzugsweise
zumindest teilweise bis in eine außenseitig ausgebildete
Positionierungsstruktur, d. h. ein Teilbereich der Positionierungsstruktur
ist innen hohl aus gebildet, so dass Material und Gewicht eingespart
werden kann. Ebenfalls kann durch die optimierte Raumausnutzung
Bauhöhe eingespart werden.
-
Die
minimale Materialstärke in der Mittellängsachse
des Gehäuses entspricht vorzugsweise maximal der doppelten
Wandstärke im Umfangswandbereich des Gehäuses,
besonders bevorzugt maximal der eineinhalbfachen Wandstärke,
und ganz besonders bevorzugt maximal der einfachen Wandstärke
im Umfangswandbereich des Gehäuses.
-
Im
Inneren des Gehäuses ist vorzugsweise vor der Durchgangsöffnung
ein Ölfilter und oberhalb des Ölfilters mindestens
ein Grobfilter für große Schmutzpartikel vorgesehen.
So können grobe Verunreinigungen bereits vor dem eigentlichen Ölfilter entfernt
und in einem Bereich oberhalb des Bodenbereichs gesammelt werden.
Dies Verhindert oder verringert zumindest eine wesentliche Veränderung
des Pegelstands des gespeicherten Ölvolumens durch sich
sammelnden Schmutz im Laufe des Betriebs des Akkumulators.
-
Das
Grobfilter ist vorzugsweise durch ein mit einer Mehrzahl von Durchgangsöffnungen
versehenes Blech gebildet, jedoch ist bspw. ein grobmaschiges Netz
oder Gewebe oder ein geeignetes anderes Mittel zur Abscheidung von
Grobpartikeln ebenso geeignet. Das Grobfilter dient neben der Abscheidung von
Grobpartikeln auch der Beruhigung des Öls und des ggf.
vorhandenen flüssigen Kältemittels unterhalb des
Grobfilters, so dass sich auch feinere Schmutzpartikel am Boden
absetzen. Gegebenenfalls setzen sich in Folge der geringen Strömung auch
Partikel ab, die feiner als die Maschenweite des Ölfilters
sind, so dass der Kompressor zusätzlich zumindest teilweise
vor Feinstpartikeln geschützt wird.
-
Ein
derartiger Akkumulator wird vorzugsweise in einem Kältemittel-Kreislauf,
insbesondere einer Kraftfahrzeug-Klimaanlage, angeordnet.
-
Im
Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels
unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
-
1 eine
aufgeschnittene Ansicht eines erfindungsgemäßen
Akkumulators,
-
2 eine
perspektivische Ansicht des Bodenbereichs des Akkumulators von 1,
-
3 eine
geschnittene Darstellung des untersten Bereichs des Gehäuses
ohne Einbauten, und
-
4 eine
perspektivische Darstellung des untersten Bereichs des U-Rohres
mit Ölfilter.
-
Ein
Akkumulator 1, wie er beispielsweise für Kraftfahrzeug-Klimaanlagen
verwendet wird, weist ein Gehäuse 2 mit einem
getrennt ausgebildeten, fest von oben her auf das Gehäuse 2 aufgesetzten
Deckel 3 auf. Das Gehäuse 2 weist eine
im Wesentlichen zylindrische Umfangswand 4 und einen Bodenbereich 5 auf,
auf dessen Struktur im Folgenden näher eingegangen wird.
-
Der
Bodenbereich 5 fängt im Wesentlichen übergangslos
von der Umfangswand 4 mit einer ersten Krümmung 6 an,
wobei in diesem Bereich die Wandstärke im Wesentlichen
der Wandstärke der Umfangswand 4 entspricht, d.
h. konstant ist. Direkt anschließend an die Krümmung 6 folgt
eine zweite Krümmung 7 in entgegengesetzter Richtung.
Auf Seite der Innenfläche des Bodenbereichs 5 geht
die Krümmung 7 in einem Radius 8 in eine
sich radialer zur Mittellängsachse des Gehäuses 2 erstreckende Fläche 9 über,
wobei der durch die Krümmung 7, den Radius 8 und
die Fläche 9 gebildete Bereich eine Wanne 10 im
Bodenbereich 5 bilden. Außenseitig geht die Krümmung 7 in
einen Sechskant 11 über, der sich parallel zur
Mittel längsachse des Gehäuses 2 erstreckende
Flächen und eine sich in radialer Richtung zur Mittellängsachse
des Gehäuses 2 erstreckende Endfläche 12 aufweist.
Hierbei entspricht die minimale Materialstärke, die im
Bereich zwischen der Fläche 9 und der Endfläche 12 angeordnet
ist, etwa der Wandstärke der Umfangswand 4. In
Folge des Sechskants 11 und der Wanne 10 sind
Materialanhäufungen im Wesentlichen nur im Bereich der
Kantenaußenseiten des Sechskants 11 vorgesehen.
-
Der
Sechskant 11 bildet hierbei eine Positionierungsstruktur,
mit deren Hilfe der Akkumulator 1 vorliegend in ein Frontmodul
aus Kunststoff mit einem Innensechskant als Aufnahme eingesetzt
werden kann, so dass der Akkumulator 1 dreh- und momentensicher
gelagert ist, und am Deckel vorgesehenen Anschlüsse 20 gesichert
sind. Zudem lassen sich die gebogenen Rohre der Zu- und Ableitung,
die an den Anschlüssen 20 angebracht werden, einfacher
an den Flanschen montieren, da der Sechskant 11 ein Mittel
zur einfacheren Einleitung eines Moments (oder Gegenmoments) im
Rahmen der Montage bildet.
-
Der
Akkumulator 1 weist besagte, an seinem Deckel vorgesehene
Anschlüsse 20 und 27 auf, die mit der
Zu- bzw. Ableitung (nicht dargestellt) für das Kältemittel
verbunden werden. Die Weiterführung der Zuleitung endet
im obersten Bereich des Akkumulators 1. Die Ableitung ist
mit U-Rohr 21 mit unterschiedlich langen Schenkeln verbunden, über
welches gasförmiges Kältemittel aus dem Innenraum abgesaugt
wird. Zwischen den Schenkeln des U-Rohrs 21 ist vorliegend
ein Trockenmittel in einer Aufnahme 22 angeordnet. Diese
Aufnahme 22 sitzt auf einem mit einer Mehrzahl von Löchern
versehenen Blech 23, welches als Grobfilter für
sich im unteren Bereich des Akkumulators 1 ansammelnden Schmutz
dient. Ferner dient das Blech 23 der Strömungsberuhigung
und verhindert Schwingungsgeräusche, die durch das Saugrohr
entstehen können.
-
Unterhalb
dieses Blechs 23 ist im gebogenen Teil des U-Rohres 21 vor
einer unten angeordneten Durchgangsöffnung (nicht näher
dargestellt) ein Ölfilter 24 angeordnet, vorliegend
auf das U-Rohr 21 mit Hilfe einer Clipsverbindung geclipst
(siehe 4). Die Netzstruktur des Ölfilters 24,
die eine Durchtrittsfläche für das Öl
(und ggf. Kältemittel) bildet, ist nicht in der Zeichnung
dargestellt, erstreckt sich aber, wie aus 4 ersichtlich,
im Wesentlichen um den gesamten Umfang des U-Rohres 21.
Ferner ist im Inneren des Gehäuses 2 ist eine
Abdeckung 25 mit Ringspalt im oberen Bereich vorgesehen.
An der Unterseite der Abdeckung 25 ist ferner ein weiteres
Filter 26 im Bereich der Einströmöffnung
in das U-Rohr 21 angeordnet, durch welche das gasförmige
Kältemittel in das U-Rohr 21 eingesaugt wird.
-
Wie
aus 1 ersichtlich, ist der untere Bereich des Ölfilters 24 innerhalb
der Wanne 10 angeordnet, wobei er vorliegend nicht an der
Fläche 9 anliegt, so dass zwischen Ölfilter 24 und
Fläche 9 ein relativ großer Spalt zur
Aufnahme von (feinem) Schmutz ausgebildet ist, und der Schmutz das
Filter nicht blockiert. Ein wesentlicher Bereich des Ölfilters 24,
insbesondere ein wesentlicher Bereich der Durchtrittsfläche,
ist oberhalb der Wanne 10 angeordnet. Die Durchgangsöffnung
im U-Rohr 21 ist innerhalb des Ölfilters 24 knapp
oberhalb der Wanne 10 angeordnet.
-
Der
Akkumulator 1 wirkt folgendermaßen: Das vom Verdampfer
kommende Kältemittel, welches sowohl eine flüssige
Phase als auch eine gasförmige Phase enthält,
wird dem Innenraum des Gehäuses 2 über
den mit dem Anschluss 20 verbundenen Einlass zugeführt.
Es verteilt sich im Innenraum, wobei die flüssige Phase
mit dem hierin enthaltenen Öl sich von der gasförmigen
Phase trennt, sich nach unten bewegt und durch den Ringspalt, vorbei
am Blech 25 in Richtung Bodenbereich 5 strömt.
Das im Kältemittel enthaltene Öl sinkt in Folge
seines größeren spezifischen Gewichts weiter nach
unten und bildet im Bodenbereich 5 eine Ölschicht,
die in bestimmten Be triebszuständen bis über die
Durchgangsöffnung reicht, d. h. die Wanne 10 vollständig ausfüllt.
-
Die
flüssige Phase wird durch das Trockenmittel von der in
ihm enthaltenen Feuchtigkeit befreit. Die gasförmige Phase
des Kältemittels wird im oberen Bereich, unterhalb des
Blechs 25 in das U-Rohr 21 gesaugt, durchströmt
dieses und verlässt den Akkumulator 1 durch den
Auslass, wo die Ablaufleitung mit dem entsprechenden Anschluss 20 des
Deckels 3 verbunden ist.
-
Das
sich im Bodenbereich 5 sammelnde Öl, welches bereits
das Grobsieb passiert hat, wird durch den Ölfilter 24 auch
von kleineren Verunreinigungen, wie bspw. feinen fertigungsbedingt
in den Kältemittelkreislauf gelangten Spänen,
befreit, die nach Ausschalten des Klimakreislaufs auf den Wannenboden absinken
und sich dort sammeln. Durch die an der Durchgangsöffnung
vorbeiströmende gasförmige Phase wird das Öl,
das von unten durch die Durchgangsöffnung in das U-Rohr
gelangt, mitgerissen, so dass es dem Verdichter wieder zugeführt
wird.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - EP 1176374
B1 [0002]
- - WO 98/10854 A1 [0003]
- - US 4651540 A [0004]
- - US 5076071 A [0004]
- - US 5660058 A [0005]
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-