DE19916674A1

DE19916674A1 - Akkumulator für eine nach dem "Orifice"-Prinzip arbeitende Klimaanlage, insbesondere Fahrzeugklimaanlage

Info

Publication number: DE19916674A1
Application number: DE1999116674
Authority: DE
Inventors: Franz Hackspacher
Original assignee: Hansa Metallwerke AG
Current assignee: Hansa Metallwerke AG
Priority date: 1999-04-14
Filing date: 1999-04-14
Publication date: 2000-10-26
Anticipated expiration: 2019-04-15
Also published as: EP1044836A1; DE19916674C2

Abstract

Ein Akkumulator für eine nach dem "Orifice"-Prinzip arbeitende Klimaanlage, insbesondere Fahrzeugklimaanlage, umfaßt in an und für sich bekannter Weise ein Gehäuse (1), in dessen unterem Bereich eine Trockenmittelfüllung (13) eingesetzt ist. Der Kältemitteleinlaß (5) befindet sich in der oberen Stirnseite (4) des Gehäuses, während der Kältemittelauslaß (3) hierzu achsparallel, insbesondere koaxial, in der unteren Stirnseite (2) des Gehäuses angeordnet ist. Das Kältemittel wird vom Einlaß (5) zunächst in den oberen Bereich des Gehäuses (1) geführt. Der flüssige Anteil des Kältemittels sammelt sich im unteren Bereich des Gehäuses (1), wo das Trockenmittel (13) angeordnet ist. Die gasförmige Phase des Kältemittels dagegen wird in einem Zwischenraum zwischen den zwei Rohren (8, 21) zunächst nach unten geleitet, streicht dort an einer im Boden des Strömungsweges vorgesehenen kleinen Bohrung (10) vorbei und nimmt hierbei Kompressoröl mit. Das so mit Öltröpfchen angereicherte Kältemittel wird erneut um 180 DEG umgelenkt, strömt im ringförmigen Zwischenraum zwischen zwei Rohren (21, 7) nach oben, erfährt eine zweite Umlenkung um 180 DEG und strömt im Innenraum eines zentralen Rohres (7) auf geradem Wege zum Kältemittelauslaß (3).

Description

Die Erfindung betrifft einen Akkumulator für eine nach dem "Orifice"-Prinzip arbeitende Klimaanlage, insbesondere Fahrzeugklimaanlage, mit

a) einem Gehäuse, das eine untere Stirnfläche, eine obere Stirnfläche, einen Einlaß und einen Auslaß für das Kältemittel aufweist;
b) einem im unteren Bereich des Innenraumes des Gehäuses untergebrachten Trockenmittel;
c) einer Leitung für Kältemittel im Innenraum des Gehäuses, welche an einem Ende mit dem Innenraum des Gehäuses kommuniziert, in einem ersten Bereich von oben her kommend nach unten bis nahe an den Boden des Gehäuses führt, dort eine kleine mit dem Innenraum des Gehäuses kommunizierende Bohrung aufweist und von dort in einem zweiten Bereich wiederum nach oben ansteigt und an ihrem anderen Ende mit dem Auslaß kommuniziert.

Bei nach dem "Orifice"-Prinzip arbeitenden Klimaanlagen ist der Trockner/Akkumulator dem Verdampfer nachgeordnet. Das aus dem Verdampfer kommende Kältemittel besteht hauptsächlich aus einer Gasphase, enthält jedoch auch noch in geringerer Menge Flüssigphase. Insbesondere letztere führt Feuchtigkeit und Öl mit sich. Aufgabe des Trockners/Akkumulators ist es unter anderem, dem Kältemit tel die Feuchtigkeit (Wasser) zu entziehen, das Öl jedoch wieder in den Kältemittelkreislauf zurückzuführen und außerdem die flüssige von der gasförmigen Phase zu trennen.

Ein Akkumulator der eingangs genannten Art ist in der DE 195 05 108 A1 beschrieben. Der Einlaß für das Kältemittel befindet sich hier im oberen Bereich des Gehäuses an dessen Mantelfläche, so daß dort das Kältemittel in radialer Richtung zuströmt. Der Auslaß für das Kältemittel ist koaxial zur Achse des Gehäuses in dessen oberer Stirnseite vorgesehen. Die Leitung für das Kältemittel, die im oben genannten Merkmal c) angesprochen ist, hier von zwei koaxialen Rohren gebildet, wobei der Zwischenraum zwischen den beiden Rohren an seinem oberen Ende mit dem oberen Bereich des Innenraumes des Gehäuses kommuniziert und das innere Rohr direkt mit dem Auslaß verbunden ist. Nachteilig bei dieser Anordnung ist, daß die beiden Anschlüsse des Akkumulators in einem Winkel zueinander stehen, so daß die Verrohrung des Kältemittelrohres der Klimaanlage, an welche der Akkumulator angeschlossen werden soll, entspre chende Winkel aufweisen muß. Dies ist unter ungünstigen Platzverhältnissen, wie sie z. B. im Motorraum von Kraft fahrzeugen vorliegen, manchmal störend.

Bei anderen aus der Praxis bekannten Akkumulatoren be finden sich sowohl der Einlaß als auch der Auslaß in der oberen Stirnseite des Gehäuses. Hier ergeben sich die geschilderten Probleme mit der Führung des Kältemittelroh res, in welches der Akkumulator einzufügen ist, verschärft.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Akkumu lator der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß er in ein im wesentlichen geradlinig gestrecktes Kältemittelrohr eingefügt werden kann, so daß das Kälte mittelrohr keine unnötigen Knicke und Biegungen aufzuweisen braucht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß

a) der Einlaß in der oberen Stirnseite und der Auslaß in der unteren Stirnseite des Gehäuses im wesentlichen achsparallel angeordnet sind;
b) die im Merkmal c) erwähnte Leitung für das Kältemittel einen dritten Bereich aufweist, der sich an den zweiten Bereich dieser Leitung anschließt und von diesem zum Auslaß führt.

Erfindungsgemäß wird also der beim Stande der Technik durchgängig zu findende Gedanke verlassen, das Kältemittel aus dem oberen Bereich des Innenraumes des Gehäuses abzuführen. Dieser Gedanke schien vor der vorliegenden Erfindung deshalb zwingend zu sein, weil ja im unteren Bereich des Innenraumes des Gehäuses flüssiges Kältemittel steht, das nach oben abdampfen muß. Auch die Notwendig keit, das sich im bodennahen Bereich des Gehäuses sammelnde Öl durch eine nach oben gerichtete Strömung mitreißen und so aus dem Akkumulator herausführen zu müssen, stand dem erfinderischen Gedanken entgegen. Mit der vorliegenden Erfindung wird erkannt, daß eine zunächst nach oben steigende, vom bodennahen Bereich des Gehäuses herkommen de Kältemittelströmung durchaus nicht der Möglichkeit entgegensteht, diese Kältemittelströmung dann letztend lich an der unteren Stirnseite des Gehäuses auszuführen. Hierzu muß, wie dies im Anspruch 1 dargelegt ist, noch einmal eine weitere Strömungsumkehr des Kältemittels vorgesehen werden, so daß das Kältemittel auf der letz ten Wegstrecke vor dem Auslaß eine nach unten gerichtete Strömung erfährt.

Im allgemeinen ist es unschädlich, wenn Einlaß und Aus laß eine geringfügige Parallelversetzung ihrer Achsen aufweisen; auch dann noch ist die Montage des Akkumula tors in ein im wesentlichen geradliniges Kältemittel rohr noch problemlos möglich. Besonders günstig ist es aber selbstverständlich, wenn Einlaß und Auslaß zuein ander koaxial sind.

Herstellungstechnisch ist diejenige Ausgestaltung der Erfindung besonders vorteilhaft, bei welcher der dritte Bereich der Leitung von einem ersten Rohr, der sich anschließende zweite Bereich der Leitung vom Zwischenraum zwischen dem ersten Rohr und einem zweiten, das erste Rohr koaxial umgebenden Rohr und der erste Bereich der Leitung vom Zwischenraum zwischen dem zweiten Rohr und einem dritten, das zweite Rohr koaxial umgebenden Rohr gebildet ist. Diese drei Rohre können so ineinander gestellt werden, daß sich in Strömungsrichtung zwei hintereinanderliegende "siphonartige" Strömungsumkehrungen ergeben. Echte Rohrkrümmungen, die verhältnismäßig teuer herzustellen sind, sind in diesem Falle nicht erforderlich.

Nicht nur herstellungs- sondern auch montagetechnisch günstig ist es, wenn das erste Rohr, das dritte Rohr und ein diese beiden Rohre am unteren Ende verbindender, die Bohrung enthaltender Boden als einstückiger Einsatz ausgebildet sind. Dieser kann kostengünstig als Kunststoff- Spritzteil hergestellt werden, braucht also aus den einzelnen Bestandteilen nicht zusammenmontiert zu werden.

Dieses Prinzip läßt sich noch dadurch fortführen, daß an das äußere Rohr des Einsatzes ein Behälter für das Trockenmittel angeformt ist.

In entsprechender Weise kann es sich empfehlen, daß das zweite Rohr und eine an ein Ende dieses Rohres ange formte Leiteinrichtung, an welcher mindestens eine Um kehr der Strömungsrichtung des Kältemittels stattfindet, einstückig zu einem zweiten Einsatz zusammengefaßt sind.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert; die einzige Figur zeigt einen Axialschnitt durch einen Akkumulator für eine nach dem "Orifice"-Prinzip arbeitende Klimaanlage.

Der in der Zeichnung dargestellte Akkumulator umfaßt ein becherförmiges Gehäuse 1, das an seiner unteren Stirnseite durch einen Boden 2 abgeschlossen ist. Der Boden 2 kann lösbar und abgedichtet oder permanent an dem Gehäuse 1 befestigt, beispielsweise verschweißt sein.

Im Boden 2 ist koaxial zum im wesentlichen zylindrischen Gehäuse 1 ein Auslaß 3 für das Kältemittel ausgebildet. Diametral gegenüberliegend befindet sich in der oberen Stirnfläche 4 des Gehäuses 1 ein Einlaß 5 für Kältemittel.

Im Innenraum des Gehäuses 1 ist ein erster Einsatz 6 angeordnet. Dieser umfaßt ein inneres Rohr 7, welches mit seinem unteren Ende mit dem Auslaß 3 kommuniziert, sowie ein das innere Rohr 7 koaxial umgebendes äußeres Rohr 8, wobei der ringförmige Zwischenraum zwischen den beiden Rohren 7, 8 unten durch einen gekrümmten Boden 9 abge schlossen ist. Der ringförmige Zwischenraum zwischen dem inneren Rohr 7 und dem äußeren Rohr 8 kommuniziert mit dem unterhalb des Bodens 9 befindlichen Innenraum des Gehäuses 1 über eine oder mehrere Bohrungen 10 im Boden 9.

An die Außenmantelfläche des äußeren Rohres 8 ist ein ring förmiger, nach unten offener Behälter 11 angeformt, in dessen oberer ringförmiger Stirnfläche eine Mehrzahl von Perforationen 12 eingebracht ist. Der Behälter 11 ist mit Trockenmittel 13 gefüllt und nach unten durch eine mit Perforationen 15 versehene Ringscheibe 14 ver schlossen. Zwischen der Trockenmittelschüttung 13 und der oberen ringförmigen Stinfläche des Behälters 11 sowie der unteren Ringscheibe 14 ist jeweils eine Filz schicht 16 bzw. 17 eingefügt.

Die radial außenliegende Wand des Behälters 11 liegt an der Innenwand des Gehäuses 1 an. Hierdurch und durch den Eingriff des inneren Rohres 7 in die Bohrung des Ein lasses 3 ist der Einsatz 6 radial gehaltert. Zwischen der Ringscheibe 14 und dem Boden 2 des Gehäuses 1 ist eine Schraubenfeder 18 gespannt, welche die obere Stirn seite des Behälters 11 gegen eine Sicke 19 in der Mantel fläche des Gehäuses 1 drückt.

Ein zweiter Einsatz 20 ist mit dem oben beschriebenen ersten Einsatz 6 in folgender Weise verschachtelt:
Ein Rohr 21, welches Teil des Einsatzes 20 ist, weist einen Durchmesser auf, der zwischen den Durchmessern des inneren Rohres 7 und des äußeren Rohres 6 liegt und koaxial zu diesen in den ringförmigen Zwischenraum zwischen innerem Rohr 7 und äußerem Rohr 8 von oben hergeführt ist. Das untere Ende des Rohres 21 befindet sich in einem gewissen Abstand oberhalb des Bodens 9 des ersten Einsatzes 6 und wird hier durch mindestens eine flügelartige Rippe 22, die an das Innenrohr 7 des ersten Einsatzes 6 ange formt ist, abgestützt und radial geführt. Mindestens eine ähnliche flügelartige Rippe 23 ist an den oberen Bereich des Rohres 21 des zweiten Einsatzes 20 angefügt, welche sich an der Innenwandung des äußeren Rohres 8 des ersten Einsatzes 6 abstützt und auf diese Weise den zweiten Einsatz 20 im oberen Bereich gegen den ersten Einsatz 6 zentriert.

An das obere Ende des zum zweiten Einsatz 20 gehörenden Rohres 21 ist eine Leiteinrichtung 24 angeformt. Diese umfaßt eine erste im Querschnitt halbkreisförmige, rinnen artige Ringfläche 25, welche den oberen freien Rand des äußeren Rohres 8 des Einsatzes 6 übergreift. Eine zweite im Querschnitt halbkreisförmige, rinnenartige Ringfläche 26 der Leiteinrichtung 24 übergreift den oberen freien Rand des inneren Rohres 7 des ersten Einsatzes 6.

Der oben beschriebene Akkumulator arbeitet wie folgt:
Vom Verdampfer kommendes Kältemittel wird dem Innenraum des Gehäuses 1 über den Einlaß 5 zugeführt. Soweit in diesem Kältemittel noch flüssige Bestandteile enthalten sind, sammeln sich diese im unteren Bereich des Innenraumes des Gehäuses 1 an, treten über die Perforationen 12, 15 in das Trockenmittel 13 ein und werden dort von Feuchtig keit (Wasser) befreit. Die gasförmige Phase des Kältemit tels dagegen gelangt aus dem oberen Bereich des Gehäuses 1, geführt durch die Ringfläche 25 der Leiteinrichtung 24, in den ringförmigen Zwischenraum zwischen der Außen mantelfläche des Rohres 21 des zweiten Einsatzes 20 und der Innenmantelfläche des äußeren Rohres 8 des ersten Einsatzes 6 und strömt hier nach unten. Dort wird es um den unteren Rand des Rohres 21 des zweiten Einsatzes 20 um 180° umgelenkt, streicht dabei an den Öffnungen 10 im Boden 9 des ersten Einsatzes 6 vorbei und nimmt, wie dies aus der eingangs erwähnten DE 195 05 108 A1 bekannt ist, sich dort ansammelndes Öl mit. Es gelangt nun in den ringförmigen Zwischenraum zwischen dem Rohr 21 des zweiten Einsatzes 20 und der Außenmantelfläche des inneren Rohres 7 des ersten Einsatzes 6 und strömt dort nach oben, bis es mit Hilfe der rinnenartigen Ringfläche 26 der Leiteinrichtung 24 des zweiten Einsatzes 20 erneut um etwa 180° umgelenkt wird. Nun strömt das Kältemittel auf geradem Wege durch das innere Rohr 7 des ersten Einsatzes 6 nach unten und durch den Auslaß 3 aus.

Wie der einzigen Figur sehr gut zu entnehmen ist, kann der beschriebene Akkumulator einfach in einen geradli nigen, von unten nach oben gerichteten Verlauf eines Kältemittelrohres eingesetzt werden, ohne daß in letzterem zusätzliche Winkel oder sonstige Umlenkungen vorhanden sein müßten.

Claims

1. Akkumulator für eine nach dem "Orifice"-Prinzip arbeitende Klimaanlage, insbesondere Fahrzeugklimaan lage, mit

a) einem Gehäuse, das eine untere Stirnseite, eine obere Stirnseite, einen Einlaß und einen Auslaß für das Kältemittel aufweise;
b) einem im unteren Bereich des Innenraumes des Gehäuses untergebrachten Trockenmittel;
c) einer Leitung für Kältemittel im Innenraum des Gehäuses, welche an einem Ende mit dem Innenraum des Gehäuses kommuniziert, in einem ersten Bereich von oben her kommend nach unten bis nahe an den Boden des Gehäuses führt, dort eine kleine mit dem Innenraum des Gehäuses kommunizierende Bohrung aufweist und von dort in einem zweiten Bereich wiederum nach oben ansteigt und an ihrem anderen Ende mit dem Auslaß kommuniziert,

dadurch gekennzeichnet, daß

a) der Einlaß (5) in der oberen Stirnseite (4) und der Auslaß (3) in der unteren Stirnseite (2) des Gehäuses (1) im wesentlichen achsparallel angeordnet sind,
b) die im Merkmal c) erwähnte Leitung (7, 8, 21) für das Kältemittel einen dritten Bereich (7) aufweist, der sich an den zweiten Bereich (7, 21) dieser Leitung (7, 8, 21) anschließt und von diesem nach unten zum Auslaß (3) führt.

2. Akkumulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Einlaß (5) und Auslaß (3) koaxial sind.

3. Akkumulator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß der dritte Bereich der Leitung (7, 8, 21) von einem ersten Rohr (7), der sich anschließende zweite Bereich der Leitung (7, 8, 21) von dem Zwischen raum zwischen dem ersten Rohr (7) und einem zweiten, das erste Rohr (7) koaxial umgebende Rohr (21) und der erste Bereich der Leitung (7, 8, 21) vom Zwischenraum zwischen dem zweiten Rohr (21) und einem dritten, das zweite Rohr (21) koaxial umgebenden Rohr (8) gebildet ist.

4. Akkumulator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Rohr (7), das dritte Rohr (8) und ein diese beiden Rohre (7, 8) am unteren Ende verbindender, die Bohrung (10) enthaltender Boden (9) als einstückiger Einsatz (6) ausgebildet sind.

5. Akkumulator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß an das äußere Rohr (8) des Einsatzes (6) ein Behälter (11) für das Trockenmittel (13) angeformt ist.

6. Akkumulator nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn zeichnet, daß das zweite Rohr (21) und eine an ein Ende dieses Rohres (21) angeformte Leiteinrichtung (24), an welcher mindestens eine Umkehr der Strömungsrichtung des Kältemittels stattfindet, einstückig zu einem zweiten Einsatz (20) zusammengefaßt sind.