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Die Erfindung betrifft eine Kopplungseinheit zur Verbindung von Kältemittelleitungen eines Kältemittelkreislaufs, insbesondere zur Kühlung eines Fahrzeugantriebsmoduls.
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In Kältemittelkreisläufen sind verschiedene Bauelemente durch Kältemittelleitungen verbunden. Abhängig von der räumlichen Anordnung des Kältemittelkreislaufs an einem zu kühlenden Objekt kann das Verbinden und Lösen der Kältemittelleitungen, beispielsweise zum Austausch eines Bauteils des Kältemittelkreislaufs, schwierig sein.
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Des Weiteren sind Kältemittelkreisläufe bekannt, in denen das Kältemittel nach einer Drosselstelle auf mehrere Teilleitungen aufgeteilt wird. Um eine gleiche Kühlleistung aller Teilleitungen zu erreichen, muss eine gleichmäßige Verteilung des Gas-Flüssigkeitsgemisches des Kältemittels gewährleistet sein. Dies kann insbesondere bei einem Einbau des Kältemittelkreislaufs in einem Fahrzeug, beispielsweise zur Kühlung einer Batterie in einem Elektro- oder Hybridfahrzeug, problematisch sein, da Beschleunigungskräfte auftreten und das Fahrzeug seine räumliche Lage, beispielsweise beim Befahren von Steigungen oder Gefällen, ändert.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kopplungseinheit zur Verbindung von Kältemittelleitungen eines Kältemittelkreislaufs zu schaffen, die ein einfaches Verbinden und Lösen der Kältemittelleitungen ermöglicht. Eine weitere Aufgabe der Kopplungseinheit ist es, eine gleichmäßige Verteilung des Kältemittels auf verschiedene Teilleitungen unabhängig von der räumlichen Lage des Kältemittelkreislaufs oder von außen wirkenden Kräften zu ermöglichen.
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Die Aufgabe wird durch eine erfindungsgemäße Kopplungseinheit zur Verbindung von Kältemittelleitungen eines Kältemittelkreislaufs, insbesondere zur Kühlung eines Fahrzeugantriebsmoduls, mit einem in der Kopplungseinheit untergebrachten Expansionsventil gelöst, wobei das Expansionsventil den Kältemittelkreislauf in einen ersten und einen zweiten Teilbereich teilt. Die Kopplungseinheit ist unmittelbar mit einer Kältemittelzuleitung und einer Kältemittelrückleitung für einen Verdampfer verbunden, wobei die Kopplungseinheit jeweils einen Kopplungsanschluss der Kältemittelzuleitung und der Kältemittelrückleitung umfasst, die über eine gemeinsame Befestigungsvorrichtung lösbar mit dem Expansionsventil verbunden sind. Die gemeinsame Befestigungsvorrichtung weist wenigstens ein Befestigungselement auf, welches zum Verbinden und Lösen von einer von den Kopplungsanschlüssen abgewandten Seite des Expansionsventils aus zugänglich ist. Somit können die Kältemittelleitungen auf einfache Weise vom Expansionsventil gelöst oder mit dem Expansionsventil verbunden werden, wenn die den Kopplungsanschlüssen zugewandte Seite des Expansionsventils nicht zugänglich ist. Die Montage des Kältemittelkreislaufs wird vereinfacht und ein Austausch des Expansionsventils erleichtert.
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Beispielsweise ist das Expansionsventil an einer Wand der Kopplungseinheit, insbesondere einer Gehäusewand, angeordnet, die von den Kopplungsanschlüssen durchdrungen wird.
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Vorzugsweise klemmt die gemeinsame Befestigungsvorrichtung die Wand und das Expansionsventil gegeneinander. Dies ermöglicht eine Befestigung sowohl der Wand als auch der Kopplungsanschlüsse der Kältemittelzuleitung und der Kältemittelrückleitung am Expansionsventil durch die gemeinsame Befestigungsvorrichtung.
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Um die Stelle der Wand, an der sie von den Kopplungsanschlüssen durchdrungen wird, abzudichten, kann eine Dichtung zwischen der Wand und dem Expansionsventil vorgesehen sein.
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Eine optimale Kompression der Dichtung kann erreicht werden, indem die Dichtung in einer Nut in der Wand angeordnet ist, wobei die Tiefe der Nut eine maximale Kompression der Dichtung bestimmt.
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Es ist möglich, dass die Dichtung integral an der Wand angeformt ist, vorzugsweise durch Zweikomponentenspritzgießen.
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Gemäß einer Ausführungsform sind das Expansionsventil, die Kältemittelzuleitung und die Kältemittelrückleitung über die Befestigungsvorrichtung miteinander zu einer Einheit verbunden, welche beweglich an der Wand der Kopplungseinheit gelagert ist, wodurch Toleranzen und Wärmedehnungen kompensiert werden können. Insbesondere umgibt dabei die Wand die Zu- und Rückleitung sowie das Ventil, sodass die Einheit in einer Art Gehäuse beweglich aufgenommen ist.
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Eine Dichtung kann zwischen der Wand und der Kältemittelzuleitung sowie der Kältemittelrückleitung vorgesehen sein. Dies ermöglicht eine vom Expansionsventil unabhängige Abdichtung der Stelle, an der die Wand von den Kältemittelleitungen durchdrungen wird.
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Vorzugsweise weist die Wand einen zylindrischen Wandabschnitt auf, welcher in Richtung der Kältemittelzuleitung und Kältemittelrückleitung verläuft, wobei die Dichtung an der Kältemittelzuleitung, der Kältemittelrückleitung und dem zylindrischen Wandabschnitt anliegt und vorzugsweise relativ zum Wandabschnitt und/oder zur Kältemittelzuleitung, der Kältemittelrückleitung beweglich ist. Auf diese Weise wird die Anlagefläche der Dichtung vergrößert, und Toleranzen bei der Positionierung der Dichtung gegenüber der Wand werden kompensiert.
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Die relative Bewegung der Dichtung ermöglicht ein Spiel, welches beispielsweise durch einen Wandanschlag begrenzt werden kann.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Dichtung einen Dichtungskörper, der vorzugsweise aus einem im Wesentlichen starren Material gefertigt ist, an welchem innere Dichtungselemente zur Abdichtung zwischen dem Dichtungskörper und der Kältemittelzuleitung sowie der Kältemittelrückleitung und ein äußeres Dichtungselement zur Abdichtung zwischen dem Dichtungskörper und der Wand vorgesehen sind, wobei die inneren und/oder äußeren Dichtungselemente vorzugsweise integral an dem Dichtungskörper angeformt sind, insbesondere durch Zweikomponentenspritzgießen. Ein derartiger Dichtungskörper ermöglicht die Abdichtung der Kältemittelzuleitung und Kältemittelrückleitung in einer gemeinsamen Ausnehmung der Wand, insbesondere, wenn die Geometrien der Leitungen und der Ausnehmung der Wand nicht übereinstimmen.
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Vorzugsweise ist der Dichtungskörper mehrteilig, insbesondere zweiteilig, wobei die Teile des Dichtungskörpers vorzugsweise lösbar miteinander verbunden sind. Dies ermöglicht eine einfache Montage und einen einfachen Austausch des Dichtungskörpers an den beiden Leitungen, indem die Teile des Dichtungskörpers in radialer Richtung an den Leitungen angebracht werden.
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Der Dichtungskörper ist insbesondere entlang einer Ebene durch den Mittelpunkt der Kältemittelzuleitung und/oder der Kältemittelrückleitung geteilt.
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Um den Kältemittelkreislauf an der Kopplungseinheit abzudichten, kann jeweils eine Dichtung zwischen den Kopplungsanschlüssen der Kältemittelrückleitung und der Kältemittelzuleitung und dem Expansionsventil vorgesehen sein.
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Vorzugsweise weist mindestens ein Kopplungsanschluss der Kältemittelzuleitung und/oder der Kältemittelrückleitung einen seitlichen Vorsprung auf, welcher zwischen einem Anpressteil der gemeinsamen Befestigungsvorrichtung und dem Expansionsventil angeordnet und fixiert ist. Der seitliche Vorsprung des Kopplungsanschlusses ermöglicht eine einfache formschlüssige Fixierung des Kopplungsanschlusses in axialer Richtung am Expansionsventil. Ein Beispiel für einen solchen Vorsprung ist ein Ringflansch.
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Es ist möglich, dass mindestens ein Kopplungsanschluss der Kältemittelzuleitung und/oder der Kältemittelrückleitung eine seitliche Vertiefung aufweist, in welche ein gemeinsames Anpressteil eingreift und die Kopplungsanschlüsse in axialer Richtung fixiert. Auf diese Weise wird eine einfache formschlüssige Verbindung zwischen dem Anpressteil und den Kopplungsanschlüssen der Kältemittelzuleitung und/oder der Kältemittelrückleitung ermöglicht.
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Das Anpressteil kann eine kammförmige Platte sein, die seitlich auf die Kopplungsanschlüsse aufschiebbar ist.
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Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine Kopplungseinheit zur Verbindung von Kältemittelleitungen eines Kältemittelkreislaufs, insbesondere zur Kühlung eines Fahrzeugantriebsmoduls mit einer in der Kopplungseinheit untergebrachten Drosselstelle, vorzugsweise einem Expansionsventil, und wenigstens eine im Kältemittelkreislauf stromabwärts der Drosselstelle angeordnete Kältemittelleitung. Die Kopplungseinheit umfasst einen Kältemittelverteiler mit mindestens zwei im Kältemittelverteiler zusammengeführten Teilleitungen, wobei der Kältemittelverteiler ein Kopplungsanschluss der Kältemittelleitung ist, welcher Teil der Kopplungseinheit ist und an welchen die Kältemittelleitung angeschlossen ist. Da der Kältemittelverteiler und die Drosselstelle gemeinsam in der Kopplungseinheit integriert sind, findet nach der Drosselstelle am Kältemittelverteiler keine oder nur eine geringe Entmischung der flüssigen und Gasphase des Kältemittels statt. Somit erfolgt eine gleichmäßige Verteilung der flüssigen Phase des Kältemittels auf die verschiedenen Teilleitungen des Kältemittelverteilers. Diese Variante ist optional auch mit der zuvor genannten, auf die Montage (von der den Kopplungsanschlüssen abgewandten Seite aus) gerichteten Variante kombinierbar.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der hydraulische Querschnitt der Kältemittelleitung von der Drosselstelle bis zum Kältemittelverteiler konstant.
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Der hydraulische Querschnitt liegt vorzugsweise zwischen 3 und 8 mm.
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Die Länge der Kältemittelleitung zwischen der Drosselstelle und dem Kältemittelverteiler beträgt beispielsweise das 2- bis 10-fache des hydraulischen Querschnitts der Kältemittelleitung, wie sich herausgestellt hat.
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Der Kopplungsanschluss kann direkt durch Umformen der Kältemittelrückleitung und/oder Kältemittelzuleitung gefertigt sein. Dies ermöglicht eine einfache einstückige Ausführung des Kopplungsanschlusses mit der entsprechenden Kältemittelleitung.
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Alternativ kann der Kopplungsanschluss ein separat gefertigtes Bauteil sein, welches vorzugsweise durch Drehen oder Fräsen einteilig gefertigt ist. Dies ermöglicht eine komplexe Geometrie des Kopplungsanschlusses.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den nachfolgenden Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine schematische Ansicht eines Kältemittelkreislaufs mit einer erfindungsgemäßen Kopplungseinheit;
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2 eine seitliche Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Kopplungseinheit;
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3 eine Schnittansicht der Kopplungseinheit längs der Linie III-III in 2;
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4 eine Detailschnittansicht einer erfindungsgemäßen Kopplungseinheit
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5 eine seitliche Schnittansicht des Kältemittelverteilers aus 2;
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6 eine Schnittansicht des Kältemittelverteilers längs der Linie VI-VI in 5;
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7 eine Fahrzeugantriebsbatteriekühlvorrichtung mit einer erfindungsgemäßen Kopplungseinheit;
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8 eine seitliche Schnittansicht einer Kopplungseinheit gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
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9 eine Schnittansicht der Kopplungseinheit längs der Linie IX-IX in 8; und
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10 Schnittansicht der Kopplungseinheit längs der Linie X-X in 8.
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1 zeigt eine schematische Ansicht eines Kältemittelkreislaufs 10. Der Kältemittelkreislauf 10 weist Kältemittelleitungen 11 auf, die in der durch die Pfeile angedeuteten Richtung durchströmt werden.
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Der Kältemittelkreislauf 10 umfasst einen Kompressor 12, in dem das Kältemittel komprimiert wird, und einen Kondensator 14, in dem das Kältemittel abgekühlt wird und kondensiert.
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Eine Kopplungseinheit 16 hat eine Drosselstelle 18, die als Expansionsventil 20 ausgebildet ist, und einen Kältemittelverteiler 22, der die Kältemittelleitung 11 in mehrere Teilleitungen 24 aufspaltet. In jeder Teilleitung 24 ist ein Verdampfer 26 vorgesehen, der insbesondere zur Kühlung eines Fahrzeugantriebsmoduls vorgesehen ist, beispielsweise einer Fahrzeugantriebsbatterie eines rein batteriebetriebenen oder Hybridfahrzeugs.
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Die Rückleitung des Kältemittels von den Verdampfern 26 erfolgt über eine gemeinsame Kältemittelleitung 11, die wiederum durch die Kopplungseinheit 16 zum Kompressor 12 führt und den Kältemittelkreislauf 10 schließt.
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Die Kopplungseinheit 16 ist in einer Wand 28 vorgesehen, die den Kältemittelkreislauf 10 in einen ersten Teilbereich 30 mit dem Kompressor 12 und dem Kondensator 14 und in einen zweiten Teilbereich 32 mit den Verdampfern 26 aufteilt.
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Die Wand 28 kann beispielsweise ein Gehäuse sein, innerhalb dessen sich die zu kühlenden Bauteile befinden, also zum Beispiel das Batteriegehäuse. Der Kompressor 12 und der Kondensator 14 sind dabei außerhalb des Gehäuses angeordnet, während die Verdampfer 26 innerhalb des Gehäuses angeordnet sind.
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2 zeigt eine seitliche Schnittansicht der Kopplungseinheit 16. Das Expansionsventil 20 ist auf der rechten Seite der Wand 28 angeordnet und befindet sich somit im ersten Teilbereich 30 des Kältemittelkreislaufs 10.
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Das Expansionsventil 20 besitzt zwei nicht weiter beschriebene Anschlüsse 34, mit denen das Expansionsventil 20 mit den Kältemittelleitungen 11 verbunden ist, die zum Kompressor 12 und zum Kondensator 14 führen.
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Auf der linken Seite des Expansionsventils 20 angeordnet befindet sich ein erster Kopplungsanschluss 36, welcher einer Kältemittelzuleitung 25 der Verdampfer 26 zugeordnet ist, und ein zweiter Kopplungsanschluss 38, welcher einer Kältemittelrückleitung 27 von den Verdampfern 26 zugeordnet ist.
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Die beiden Kopplungsanschlüsse 36, 38 durchdringen jeweils die Wand 28 und ragen in das Expansionsventil 20 hinein. Zwischen dem ersten und zweiten Kopplungsanschluss 36, 38 und dem Expansionsventil 20 ist jeweils eine ringförmige Dichtung 40 vorgesehen, die in der in 2 gezeigten Ausführungsform jeweils in einer Nut des ersten und zweiten Kopplungsanschlusses 36, 38 angeordnet sind.
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Eine weitere Dichtung 42 ist zwischen der Wand 28 und dem Expansionsventil 20 vorgesehen und dichtet den Übergang zwischen dem ersten Teilbereich 30 und dem zweiten Teilbereich 32 des Kältemittelkreislaufs 10 ab.
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Die beiden Kopplungsanschlüsse 36, 38, die beispielsweise eine Art Rohranschlussstutzen bilden, werden durch eine gemeinsame Befestigungsvorrichtung 44 am Expansionsventil 20 und an der Wand 28 befestigt. Die gemeinsame Befestigungsvorrichtung 44 umfasst ein gemeinsames Anpressteil 46 und ein Befestigungselement 48, welches zum Verbinden und Lösen der Befestigungsvorrichtung 44 von einer von den Kopplungsanschlüssen 36, 38 abgewandten Seite des Expansionsventils 20 aus zugänglich ist.
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In der gezeigten Ausführungsform greift das Anpressteil 46 formschlüssig in eine seitliche Vertiefung 50 des ersten und zweiten Kopplungsanschlusses 36, 38 und wird durch das Befestigungselement 48 in Form einer Schraube von der dem ersten Teilbereich 30 des Kältemittelkreislaufs 10 zugeordneten Seite des Expansionsventils 20 in Richtung des Expansionsventils 20 gezogen, wodurch die Kopplungsanschlüsse 36, 38 und die Wand 28 an das Expansionsventil 20 gepresst werden. Das Anpressteil 46 drückt gegen eine Auflagefläche, die jeweils durch seitliche Vorsprünge 52 des ersten und zweiten Kopplungsanschlusses 36, 38 gebildet wird und stützt sich ferner (oben und unten bezogen auf 2) an der Wand 28 ab.
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In der gezeigten Ausführungsform sind die seitliche Vertiefung 50 und der seitliche Vorsprung 52 jeweils symmetrisch ringförmig ausgebildet. Es ist auch möglich, dass die seitliche Vertiefung 50 oder der seitliche Vorsprung 52 nur über Teilbereiche des Umfangs des ersten und/oder zweiten Kopplungsanschlusses 36, 38 verlaufen. Auf diese Weise ist beispielsweise eine zusätzliche Befestigung der Kopplungsanschlüsse 36, 38 in Umfangsrichtung am Expansionsventil 20 und/oder der Wand 28 möglich.
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Die Kopplungsanschlüsse 36, 38 werden durch die seitliche Vertiefung 50 und den seitlichen Vorsprung 52 über das Anpressteil 46 axial fixiert.
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Unter der axialen Richtung ist jeweils die Richtung der entsprechenden Kältemittelleitung 11 zu verstehen.
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Der erste Kopplungsanschluss 36 ist als Kältemittelverteiler 22 ausgeführt. Da der Kältemittelverteiler 22 auf diese Weise sehr nahe an der Drosselstelle 18 des Expansionsventils 20 angeordnet ist, findet bis zum Kältemittelverteiler 22 nur eine unwesentliche Entmischung des Gas-Flüssigkeitsgemisches des Kältemittels nach der Drosselstelle 18 statt. Das Kältemittel verteilt sich somit gleichmäßig auf die Teilleitungen 24, die an den Kältemittelverteiler 22 angeschlossen sind. Die Verteilung ist im Wesentlichen unabhängig von der räumlichen Anordnung des Kältemittelverteilers 22 oder von äußeren Kräften, beispielsweise von Beschleunigungskräften in einem Fahrzeug.
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In der in 2 gezeigten Ausführungsform des Kältemittelverteilers 22 weist die Kältemittelleitung 11 unmittelbar stromabwärts der Drosselstelle 18 einen ersten hydraulischen Durchmesser auf, der sich kurz vor der Gabelung der Teilleitungen 24 auf einen zweiten hydraulischen Durchmesser verringert. Im Bereich des verringerten hydraulischen Durchmessers wird die Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittels durch den Venturi-Effekt erhöht.
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Die Drosselstelle 18 ist so im Expansionsventil 20 angeordnet, dass die Kältemittelleitung 11 im 90°-Winkel zur Strömungsrichtung der Drosselstelle 18 verläuft. Das durch die Drosselstelle 18 mit hoher Geschwindigkeit strömende Kältemittel trifft senkrecht auf die Wand der Kältemittelleitung 11, wobei das Kältemittel stark durchmischt wird.
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3 zeigt eine Draufsicht auf die Kopplungseinheit 16 gemäß der in 2 gezeigten Schnittebene III-III, wobei die Kopplungseinheit 16 jedoch liegend und nicht stehend wie in 2 gezeigt ist. Das Expansionsventil 20, welches sich hinter der Wand 28 befindet, ist mit gestrichelten Linien gezeigt. In der Wand 28 sind zwei kreisförmige Ausnehmungen 54 vorgesehen, durch welche die Kopplungsanschlüsse 36, 38 hindurchragen.
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Wie in dieser Ansicht gut zu erkennen ist, ist das Anpressteil 46 als kammförmige Platte ausgebildet, die seitlich auf die Kopplungsanschlüsse 36, 38 aufschiebbar ist.
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Das Anpressteil 46 liegt sowohl an den seitlichen Vorsprüngen 52 der Kopplungsanschlüsse 36, 38 als auch an der Wand 28 an.
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Im Anpressteil 46 sind zwei Gewindebohrungen 56 für zwei hier als Schraube ausgeführte Befestigungselemente 48 vorgesehen, die ein axiales Klemmen des Anpressteils 46 gegen die Wand 28 und die Kopplungsanschlüsse 36, 38 ermöglichen.
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4 zeigt eine Detailansicht der Befestigung und Dichtungen der Kopplungseinheit 16. Der erste oder zweite Kopplungsanschluss 36, 38 weist einen seitlichen Vorsprung 52 und eine seitliche Vertiefung 50 auf. Das Anpressteil 46 ragt formschlüssig in die seitliche Vertiefung 50 des Kopplungsanschlusses 36, 38, wodurch das Anpressteil 46 in axialer Richtung relativ zum Kopplungsanschluss 36, 38 fixiert ist.
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Das Anpressteil 46 liegt sowohl am seitlichen Vorsprung 52 als auch an der Wand 28 an und fixiert somit das Expansionsventil 20, die Wand 28 und den Kopplungsanschluss 36, 38 relativ zueinander. Eine erste Dichtung 40 ist zwischen dem Kopplungsanschluss 36, 38 und dem Expansionsventil 20 vorgesehen. In der in 4 gezeigten Ausführungsform ist die Dichtung 40 in einer Ausnehmung im Gehäuse des Expansionsventils 20 angeordnet.
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Eine zweite Dichtung 42 ist zwischen der Wand 28 und dem Expansionsventil 20 vorgesehen. Die Dichtung 42 ist in einer Nut in der Wand 28 angeordnet, wobei die Tiefe der Nut eine maximale Kompression der Dichtung 42 bestimmt. Auf diese Weise wird eine optimale Dichtungsfunktion der Dichtung 42 gewährleistet.
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Die Dichtung 42 umgibt eine Kante des Expansionsventils 20, wobei die Dichtung auf beiden Flächen der Kante anliegt und somit die Dichtungsfunktion verbessert.
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Die Dichtung 42 kann ein separates, in die Nut der Wand 28 eingefügtes Bauteil sein oder integral an der Wand 28 angeformt sein, wobei beispielsweise die Wand 28 mit der Dichtung 42 durch ein Zweikomponentenspritzgussverfahren gefertigt werden kann.
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In den gezeigten Ausführungsformen ist sowohl der erste als auch der zweite Kopplungsanschluss 36, 38 als einteiliges, separat durch Drehen oder Fräsen gefertigtes Bauteil, welches mit der Kältemittelleitung 11 bzw. mit den Teilleitungen 24 verbunden ist.
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Alternativ ist es möglich, dass der erste oder zweite Kopplungsanschluss 36, 38 durch Umformen der Kältemittelrückleitung und/oder Kältemittelzuleitung gefertigt ist.
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5 zeigt eine Detailansicht eines Kältemittelverteilers 22 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Der Kältemittelverteiler ist als gemeinsames Bauteil mit dem Kopplungsanschluss 36 ausgebildet.
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Auf der rechten Seite des Kältemittelverteilers 22 ist eine Kältemittelleitung 11 mit konstantem hydraulischem Querschnitt gebildet. Die Außenseite des Kältemittelverteilers 22 weist eine Nut auf, in der die erste Dichtung 40 angeordnet ist, sowie einen seitlichen Vorsprung 52 und eine seitliche Vertiefung 50 zur Fixierung des Kältemittelverteilers 22 in axialer Richtung durch das Anpressteil 46 der Kopplungseinheit 16.
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Die Aufteilung der Kältemittelleitung 11 in mehrere Teilleitungen 24 erfolgt an einer Spitze 58 des Kältemittelverteilers.
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Der hydraulische Querschnitt der Kältemittelleitung 11 von der Drosselstelle 18 bis zur Spitze des Kältemittelverteilers 22 liegt zwischen 3 und 8 mm.
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Die Länge der Kältemittelleitung 11 zwischen der Drosselstelle 18 des Expansionsventils 20 und der Spitze 58 des Kältemittelverteilers 22 beträgt das 2- bis 10-fache des hydraulischen Querschnitts der Kältemittelleitung 11.
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Wie in 6 zu erkennen ist, teilt der Kältemittelverteiler 22 die Kältemittelleitung 11 in vier Teilleitungen 24. Vorzugsweise ist der Kältemittelverteiler 22 so am Expansionsventil angeordnet, dass jeweils zwei Teilleitungen 24 auf einer gleichen Höhe 60 liegen. Bei einem Einbau in einem Fahrzeug kann dabei auch berücksichtigt werden, dass die beiden Teilleitungen 24 auch bei einer Nickbewegung des Fahrzeugs auf der gleichen Höhe 60 liegen.
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Der in 5 und 6 gezeigte Kältemittelverteiler 22 ist so ausgebildet, dass der Kältemittelflüssigkeitsmassenfluss in allen Teilleitungen 24 gleich ist. Alternativ können beispielsweise unterschiedliche Querschnitte für die verschiedenen Teilleitungen 24 vorgesehen sein, wodurch ein beliebiges Verhältnis des Kältemittelflüssigkeitsmassenflusses verschiedener Teilleitungen eingestellt werden kann.
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7 zeigt eine Kühlvorrichtung 62 für eine Fahrzeugantriebsbatterie mit mehreren Kühlböden 64, die an insgesamt vier parallel geschaltete Kältemittel-Teilleitungen 24 angeschlossen sind. Die Kopplungseinheit 16 ermöglicht die Integration der Kühlvorrichtung 62 in ein Batteriegehäuse, wobei die Kühlböden 64 jeweils einem Verdampfer 26 des Kältemittelkreislaufs 10 entsprechen und wobei die Kühlböden 64 innerhalb eines Batteriegehäuses angeordnet sind, welches die Wand 28 der Kopplungseinheit 16 bildet. Da das Befestigungselement 48 der Befestigungsvorrichtung 44 von der den Kopplungsanschlüssen 36, 38 gegenüberliegenden Seite des Expansionsventils 20 zugänglich ist, wird das Lösen und Verbinden der Befestigungsvorrichtung 44 von einer außerhalb des Gehäuses der Batterie liegenden Seite ermöglicht. Auf diese Weise kann insbesondere das Expansionsventil 20 ausgetauscht werden, ohne dass das Batteriegehäuse geöffnet werden muss.
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8 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Kopplungseinheit 16. Die Ausführungsform unterscheidet sich gegenüber der in 2 gezeigten Ausführungsform dadurch, dass die gemeinsame Befestigungsvorrichtung 44 mit dem Befestigungselement 48 und dem Anpressteil 46 ausschließlich die Kopplungsanschlüsse 36, 38 und das Expansionsventil 20 gegeneinander klemmt. Die Wand 28 ist somit nicht über die gemeinsame Befestigungsvorrichtung 44 mit dem Expansionsventil 20 verbunden.
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Das Befestigungselement 48 durchragt das Expansionsventil 20 und zieht das Anpressteil 46 und damit die Vorsprünge 52 in Richtung Ventil 20, um die Teile gegeneinander zu klemmen und eine Einheit zu bilden.
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Anstelle einer Dichtung 42 zwischen dem Expansionsventil 20 und der Wand 28 (vgl. 2) ist hier eine Dichtung 66 zwischen der Wand 28 und der Kältemittelzuleitung 25 sowie der Kältemittelrückleitung 27 vorgesehen. Die Dichtung 66 umfasst einen Dichtungskörper 68, der aus einem im Wesentlichen starren Material gefertigt ist und mehreren randseitig am Dichtungskörper 68 angebrachten Dichtungselementen 70, 72.
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Zwei innere, ringförmige Dichtungselemente 70 umschließen die Kältemittelzuleitung 25 und die Kältemittelrückleitung 27 und dichten somit zwischen dem Dichtungskörper 68 und der Kältemittelzuleitung 25 bzw. der Kältemittelrückleitung 27.
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Ein äußeres, ringförmiges Dichtungselement 72 ist am Außenumfang des Dichtungskörpers 68 angeordnet und dichtet zwischen dem Dichtungskörper 68 und der Wand 28 ab. Das äußere Dichtungselement 72 liegt dabei innenseitig an einem zylindrischen Abschnitt 74 der Wand 28 an.
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Die Dichtungselemente 70, 72 sind vorzugsweise integral an dem Dichtungskörper 68 durch Zweikomponentenspritzgießen angeformt.
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Die inneren und äußeren Dichtungselemente 70, 72 sind aus mehreren in axialer Richtung nebeneinander angeordneten Wülsten aus einem elastischen verformbaren Material gefertigt.
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Alternativ können auch separate Dichtungselemente 70, 72 vorgesehen sein, die beispielsweise formschlüssig am Dichtungskörper 68 befestigt werden.
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Da die Dichtung 66 weder mit dem Expansionsventil 20 noch mit der Wand 28 verbunden ist, kann sich die Dichtung 66 relativ zum Wandabschnitt 74 und/oder zur Kältemittelzuleitung 25 und Kältemittelrückleitung 27 bewegen. Die Bewegung der Dichtung 66 wird auf Seite des Expansionsventils 20 durch das Anpressteil 46 und auf Seite der Wand 28 durch einen Wandanschlag 76 begrenzt. Auf diese Weise ist ein axiales Spiel zwischen den drei Bauteilen, nämlich der Wand 28, der Dichtung 66 und dem Expansionsventil 20 (samt Kältemittelzuleitung 25 und Kältemittelrückleitung 27) möglich, während gleichzeitig eine gute Abdichtung zwischen den Kältemittelleitungen 11 und der Wand 28 gewährleistet ist.
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Die Wand 28 bildet ein topfförmiges Gehäuse, in dem das Expansionsventil 20 aufgenommen ist. Das topfförmige Gehäuse schließt sich an eine weitere Wand 78 an, die beispielsweise das Gehäuse einer Fahrzeugbatterie bildet.
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Wie in den 9 und 10 jeweils gut zu erkennen ist, umgibt das äußere Dichtungselement 72 den Außenumfang des Dichtungskörpers 68. Zwei innere Dichtungselemente 70 umgeben die beiden Rohre der Kältemittelzuleitung 25 und der Kältemittelrückleitung 27. Auf der zum Expansionsventil 20 hin weisenden Seite der Dichtung 66 (9) ist das kammförmige Anpressteil 46 an der Kältemittelzuleitung 25 und der Kältemittelrückleitung 27 angeordnet.
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Der Dichtungskörper 68 ist zweiteilig ausgeführt und ist entlang einer Ebene durch die Mittelpunkte der Kältemittelzuleitung 25 und der Kältemittelrückleitung 27 geteilt. Auf diese Weise kann der Dichtungskörper 68 einfach an den Kältemittelleitungen 11 montiert werden. Auf der dem Expansionsventil 20 abgewandten Seite der Dichtung 66 (10) sind die beiden Teile (80, 82) des Dichtungskörpers 68 über eine Schraubverbindung 84 miteinander verbunden. Die Schraubverbindung 84 ermöglicht ein einfaches Lösen der Verbindung der beiden Teile 80, 82 des Dichtungskörpers 68, beispielsweise zum Austausch der Dichtung 66.
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Es können natürlich auch andere Verbindungen zwischen den beiden Teilen 80, 82 des Dichtungskörpers 68 vorgesehen sein.
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Es ist auch möglich, dass der Dichtungskörper 68 in noch mehr Teile aufgeteilt wird, beispielsweise in drei Teile, wobei der mittlere Teil zwischen der Kältemittelzuleitung 25 und der Kältemittelrückleitung 27 angeordnet ist und die beiden anderen Teile jeweils an den gegenüberliegenden Seiten der Kältemittelzuleitung 25 und der Kältemittelrückleitung 27 angeordnet sind.
