EP1464901A2 - Vorrichtung zum Kondensieren eines Kältemittels - Google Patents

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EP1464901A2
EP1464901A2 EP04008141A EP04008141A EP1464901A2 EP 1464901 A2 EP1464901 A2 EP 1464901A2 EP 04008141 A EP04008141 A EP 04008141A EP 04008141 A EP04008141 A EP 04008141A EP 1464901 A2 EP1464901 A2 EP 1464901A2
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EP
European Patent Office
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collector
condensing
refrigerant
refrigerant according
flow
Prior art date
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Withdrawn
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EP04008141A
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English (en)
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Georg Feldhaus
Martin Kaspar
Kurt Dr . Molt
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Mahle Behr GmbH and Co KG
Original Assignee
Behr GmbH and Co KG
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Publication date
Application filed by Behr GmbH and Co KG filed Critical Behr GmbH and Co KG
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    • F28D2021/008—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for vehicles
    • F28D2021/0084—Condensers

Definitions

  • the present invention relates to a device for condensing a refrigerant, in particular for motor vehicles.
  • a condenser which comprises a cooling fins block , wherein at the end portions of the cooling fins each one Collecting tube is arranged and parallel to one of the manifolds Collector for the refrigerant. This collector is with the help of a flange attached to one of the manifolds.
  • This capacitor has the disadvantage that it is relatively expensive and next to it requires a relatively large space.
  • the object of the present invention is to provide a capacitor to provide, which requires a reduced space.
  • a device for condensing a Achieved refrigerant which is a plurality of substantially to each other having parallel flow devices, and two manifolds, which at the respective end portions of the flow devices are arranged such that a flow connection between the flow-through devices and the collecting pipes.
  • the device has at least one separating device, which the headers substantially gas and liquid-tight in at least divided a first area and at least a second area.
  • At least one collector is provided which is substantially parallel is arranged to at least one of the manifolds, and at least two Fluid connections to the manifold and essentially a filter device and / or a drying device with at least one hygroscopic Desiccant has.
  • the headers and the Collector arranged substantially horizontally.
  • Understood means which are suitable from a liquid and / or gaseous medium to be flowed through.
  • Preferred are the Flow devices in the invention on flat tubes.
  • This Flat tubes can one, preferably two or more flow channels respectively.
  • the longitudinal directions of the flow devices are preferred vertically aligned.
  • the filter device and the Drying device so combined to form a unit that the fluid in the collector before entering the drying device Forcibly flows through the filter device.
  • a filter device is understood to mean a device which suitable for filtering out certain components from the refrigerant, when the refrigerant passes through the filter device.
  • the drying device serves the purpose of the refrigerant as soon as it passes through the drying device to extract water.
  • the desiccant may be surrounded by a tissue be, which serves as a filter device.
  • the collector has an im substantial horizontal central area through which the collector in one first upper and a second lower room is shared.
  • the upper and lower space substantially be the same size. In other embodiments, this ratio also be such that the upper area is greater than the lower one Area or vice versa.
  • the collector can at least one flow path for the refrigerant in the liquid phase between the fluid connections at least partially through the second lower Room is led.
  • the central area is a geometric d. H. fictitious Plane in which preferably the central longitudinal axis is included. in the Special case, that the collector is cylindrically shaped, would be the middle area the collector in two half cylinders with each semicircular cross section split and thus a first upper and a second lower To describe space.
  • the collector has a Separating device, which in at least one region of the cross section of the collector has a passage opening, wherein the passage opening is arranged substantially in the lower region of the collector.
  • This separator may be, for example, a partition plate acting in positive contact with the inner wall of the collector stands and is open at the bottom. The functioning of this Separator will be explained below with reference to the figures.
  • the separator is made of the same material as the collector. However, it is also within the meaning of the present invention that the separator of another material, such as a Elastomer is formed.
  • the collector is opposite to the through Flow-through device spanned plane offset laterally.
  • the flow devices are flat tubes. There a plurality of such flat tubes arranged substantially parallel to each other are, by the longitudinal direction of the flat tubes on the one hand, and a direction perpendicular to this, in which the different flow devices are arranged, spanned a plane.
  • the collector that is the longitudinal central axis of the collector, is opposite arranged laterally offset from this plane, thereby forming an angle is between 0 and 90 °, preferably between 10 and 45 ° and more preferably between 20 and 30 °.
  • this flows through in the collector Fluid located after exiting the drying device, the filter device forcibly.
  • the term "forcibly” is to understand that the fluid on exiting the drying device no other way than through the filter device can take.
  • the filter device surrounds the drying device substantially completely. This means that the drying device in each spatial direction of the Filter device is surrounded.
  • the hygroscopic desiccant comprises at least a component of a group of components which Molecular sieves, calcium chloride, calcium oxide, potassium carbonate, copper sulphate, Magnesium chlorate, magnesium sulfate, sodium sulfate, barium sulfate, blue gel, Silica gel, calcium hydride, magnesia, alumina, sodium-potassium alloys, Montmorillonite, regenerable desiccant, non-regenerable Desiccant etc. contains.
  • Molecular sieves calcium chloride, calcium oxide, potassium carbonate, copper sulphate, Magnesium chlorate, magnesium sulfate, sodium sulfate, barium sulfate, blue gel, Silica gel, calcium hydride, magnesia, alumina, sodium-potassium alloys, Montmorillonite, regenerable desiccant, non-regenerable Desiccant etc. contains.
  • the collection tube and / or the collector made in one piece in the longitudinal direction.
  • the manifold and / or the collector regardless of the inner and outer design in the respective end regions, is in one piece in the longitudinal direction.
  • the manifold and / or to carry out the collector in the longitudinal direction in two or more parts that is, regardless of the design at the ends of the Collecting tube and / or the collector in the longitudinal direction different
  • pipe sections for example a pipe of larger diameter, in which a second tube of smaller diameter inserted becomes.
  • the manifold is by means of a tack weld with the Combined collector, the tack weld especially as WIGoder Laser weld can be performed.
  • the tack weld especially as WIGoder Laser weld can be performed.
  • the Collection tube and / or the collector a at the the Collector and / or the collecting pipe adjacent page at least one Ahead.
  • a projection may be formed as edge, plate, Profile strip, washer, spacer or the like.
  • the manifold and / or the collector may also have grooves, in which engage the projections.
  • the collector has at least one of its end faces has a lid.
  • This lid can open different way to be connected to the collector, for example, by screwing it into the collector by means of a thread, or on the outer wall of the collector is screwed on.
  • the lid can also also have sealing devices which are against the inner wall Press the collector into it when inserting.
  • the lid can also be integral with the drying and / or the filter device be connected.
  • the dryer and / or filter device removed from the collector become.
  • the dryer and / or filter device to be removed from the collector together with the lid can, if the dryer and / or filter device integral with the lid is trained.
  • the headers and the collector is essentially the same length. It is, however possible that the headers and the collector have different lengths and in particular that the collector is shorter than the two Manifolds.
  • the filter and / or Drying device in its outer contour at least one connecting element, in particular a sealing device.
  • This sealing device may be, for example, a seal act of elastic material, which is opposite the inner wall supported by the collector.
  • the inner wall of the Collector also have inwardly projecting projections, to which the sealing device is supported.
  • the connecting element with the inner wall of the Combiner force and / or positive or materially connected in particular be soldered.
  • Fig. 1 shows an inventive device for condensing a Refrigerant in a first embodiment.
  • the reference numeral 1 refers to a supply line for feeding the Refrigerant in the device.
  • the reference numeral 2 denotes a derivative of the refrigerant.
  • the reference numeral 4a denotes a lower one Collector and the reference numeral 4b, an upper manifold. Between the two manifolds 4a and 4b is a plurality of flow devices 6, 6 'arranged.
  • the reference numeral 8 refers to a Frame device for the device.
  • the reference numeral 10 refers on a collector arranged substantially parallel to the manifold.
  • the collector is arranged in two parts, that is, it has a first component 10a and a second component 10b on, wherein the second component 10b has a larger diameter than the first component 10a has and placed on the first component 10a can be.
  • the arrows illustrate the flow direction of the refrigerant within the device.
  • the collector is opposite the plane, which is spanned by the flow devices 6, 6 ', etc., laterally offset, that is, the center perpendicular or the central axis S of the collector is outside of the flowed through the flow devices Level.
  • laterally offset that is, the center perpendicular or the central axis S of the collector is outside of the flowed through the flow devices Level.
  • the collector within this level provide, so not offset laterally.
  • Fig. 2 shows a sectional view of a detail of the collector and the Collecting tube for a device for condensing a refrigerant Fig. 1 along the line D-D.
  • the representation takes place in such a way Top view that the ends of the individual flow devices 6, 6 ' etc. are shown.
  • the individual flow devices a plurality of flow paths 6a, 6b for the flow of the fluid.
  • a plurality of partitions 12a to 12d are arranged.
  • the partitions are provided such that the refrigerant not in the longitudinal direction I of the manifold flows through or on can flow past the flow devices.
  • the reference numerals 14a and FIG. 14b relate to fluid connections between the accumulator 10 and the upper header 4b.
  • a filter device 17 provided within the collector 10 .
  • a drying device (not shown).
  • the filter device For example, as noted above, it may be a fabric having a predetermined one Pore distribution act in which the drying agent is arranged.
  • the reference numeral 18 refers to a sealing device which against the inner wall of the collector 10, here against the inner wall of collector component 10b, press. This sealant prevents that refrigerant outside the filter device between the fluid connections 14a and 14b can flow. In this way it is ensured that that substantially all of the refrigerant flows through the filter device and not past this.
  • the refrigerant occurs in particular as gaseous fluid initially over the Feed line 1 into the device.
  • the upper manifold 4b also has the lower manifold on separation devices, which the lower Divide collection tube gas- and liquid-tight into several areas.
  • refrigerant passes through the lower manifold and the flow-through device in the region of the upper manifold, which is delimited by the separators 12a and 12b and flows from there again down into the lower manifold 4a. That's where it gets from Refrigerant in the flow devices 6, located between the separation devices 12b and 12c are located and flow up again in the upper Manifold 4b.
  • the refrigerant enters the collector through the fluid connection 14a 10 on.
  • the refrigerant flows through the filter device and through the drying device into the area of the collector, the right is arranged by the sealing device 18.
  • the sealing device 18 By the action of gravity and the differences in density may be present gas components of the refrigerant in the upper region of the collector 10, the means in the area of the collector, which lies above the median plane M.
  • liquid portion of the refrigerant remains essentially in one Area that lies below the central area and can be accessed via the fluid connection 14 drain in the region of the manifold, between the Separators 12c and 12d is located.
  • the midplane M is not an actual one Device, but only a geometric plane.
  • Fig. 3 is a further embodiment of the device according to the invention shown for condensing a refrigerant.
  • the collector further has, as shown in Fig. 4, a separating device 15th which, however, does not fill the complete cross-section of the collector.
  • a separating device 15th which, however, does not fill the complete cross-section of the collector.
  • Fig. 5 which is a section through Fig. 4 along the line B-B represents shown.
  • the surface segment 15a is not affected by the Separator 15 is covered and thus provides the fluid connection between the two sections of the collector dar.
  • Fig. 5 also shows the staggered arrangement of the collector 15 to the manifold 20.
  • the intersecting center lines 21, 22 tension a Angle, which according to the one preferred embodiment between 0 and 90 °, more preferably between 10 and 45 °, and especially between 20 and 35 °.
  • the refrigerant enters the Space portion of the manifold, through the separators 12 b and 12c is demarcated, and from here through the fluid connection 14a in the Collectors. Since the collector of this embodiment is located below Any gas components of the refrigerant through the separator 15 essentially prevented from entering the left section of the collector, in which the fluid connection 14b is to flow. Liquid ingredients However, the refrigerant can through the opening portion 15 a the separator into the sub-area 15 penetrate.
  • the arrows A, B and C illustrate the basic flow path of the fluid from the first fluid connection 14a via the filters and Drying device 17, through the opening portion 15 a and over the second fluid connection 14 b in the subcooling of the capacitor, the is arranged following the second fluid connection 14b.

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Abstract

Vorrichtung zum Kondensieren eines Kältemittels, insbesondere für Kraftfahrzeuge mit: einer Vielzahl von im wesentlichen zueinander parallel angeordneter Durchflusseinrichtungen (6,6'); zwei Sammelrohre (4a,4b), welche an den jeweiligen Endabschnitten der Durchflusseinrichtungen (6,6') derart angeordnet sind, dass eine Strömungsverbindung zwischen den Durchflusseinrichtungen (6,6') und den Sammelrohren (4) besteht; wenigstens einer Trenneinrichtung (12), welche die Sammelrohre (4) im wesentlichen gas- und flüssigkeitsdicht in wenigstens einen ersten Bereich und wenigstens einen zweiten Bereich unterteilt; wenigstens einem Sammler (10), der im wesentlichen parallel zu wenigstens einem der Sammelrohre (4) angeordnet ist und wenigstens zwei Fluidverbindungen (14) zu diesem Sammelrohr (4) aufweist und in welchem wenigstens eine Filtereinrichtung (17) und/oder eine Trocknungseinrichtung, mit einem wenigstens teilweise hygroskopischen Trocknungsmittel vorgesehen ist; wobei die Sammelrohre (4) und der Sammler (10) im wesentlichen horizontal angeordnet sind. <IMAGE>

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Kondensieren eines Kältemittels, insbesondere für Kraftfahrzeuge.
Aus der EP 0 769 666 ist ein Kondensator bekannt, welcher einen Kühlrippenblock aufweist, wobei an den Endabschnitten der Kühlrippen jeweils ein Sammelrohr angeordnet ist und parallel zu einem der Sammelrohre ein Sammler für das Kältemittel. Dieser Sammler ist mit Hilfe eines Flansches an einem der Sammelrohre befestigt.
Dieser Kondensator hat den Nachteil, dass er relativ aufwendig ist und daneben einen relativ großen Bauraum benötigt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Kondensator zur Verfügung zu stellen, welcher einen verringerten Bauraum benötigt.
Dies wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung zum Kondensieren eines Kältemittels erreicht, welche eine Vielzahl von im wesentlichen zueinander parallel angeordneten Durchflusseinrichtungen aufweist, sowie zwei Sammelrohre, welche an den jeweiligen Endabschnitten der Durchflusseinrichtungen derart angeordnet sind, dass eine Strömungsverbindung zwischen den Durchflusseinrichtungen und den Sammelrohren besteht.
Weiterhin weist die Vorrichtung wenigstens eine Trenneinrichtung auf, welche die Sammelrohre im wesentlichen gas- und flüssigkeitsdicht in wenigstens einen ersten Bereich und wenigstens einen zweiten Bereich unterteilt.
Ferner ist wenigstens ein Sammler vorgesehen, der im wesentlichen parallel zu wenigstens einem der Sammelrohre angeordnet ist, und wenigstens zwei Fluidverbindungen zu dem Sammelrohr sowie im wesentlichen eine Filtereinrichtung und/oder eine Trocknungseinrichtung mit wenigstens einem hygroskopischen Trockenmittel aufweist. Dabei sind die Sammelrohre und der Sammler im wesentlichen horizontal angeordnet.
Unter Durchflusseinrichtungen werden gemäß der vorliegenden Erfindung Einrichtungen verstanden, welche dazu geeignet sind, von einem flüssigen und/oder gasförmigen Medium durchflossen zu werden. Bevorzugt sind die Durchflusseinrichtungen im Rahmen der Erfindung auf Flachrohre. Diese Flachrohre können dabei einen, bevorzugt zwei oder mehrere Strömungskanäle aufweisen. Die Längsrichtungen der Durchflusseinrichtungen sind bevorzugt vertikal ausgerichtet.
Unter einer Fluidverbindung wird im Rahmen der vorliegenden Verbindung insbesondere eine Öffnung verstanden, durch welche ein Kältemittel hindurchtreten kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Filtereinrichtung und die Trocknungseinrichtung derart zu einer Baueinheit zusammengefasst, dass das im Sammler befindliche Fluid vor dem Eintritt in die Trocknungseinrichtung zwangsweise die Filtereinrichtung durchströmt.
Unter einer Filtereinrichtung wird dabei eine Einrichtung verstanden, welche dazu geeignet ist, bestimmte Bestandteile aus dem Kältemittel herauszufiltem, wenn das Kältemittel durch die Filtereinrichtung hindurchtritt.
Die Trocknungseinrichtung dient dem Zweck, dem Kältemittel, sobald es durch die Trocknungseinrichtung hindurchtritt, Wasser zu entziehen. Dabei kann beispielsweise das Trocknungsmittel von einem Gewebe umgeben sein, welches als Filtereinrichtung dient.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Sammler eine im wesentlichen horizontale Mittelfläche auf, durch die der Sammler in einen ersten oberen und einen zweiten unteren Raum geteilt wird. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel kann der obere und der untere Raum im wesentlichen gleich groß sein. Bei weiteren Ausführungsformen kann dieses Verhältnis auch derart sein, daß der obere Bereich grösser ist als der untere Bereich oder umgekehrt. Auch kann der Sammler wenigstens einen Strömungsweg für das Kältemittel in der flüssigen Phase zwischen den Fluidverbindungen aufweisen, der zumindest teilweise durch den zweiten unteren Raum geführt wird.
Bei der Mittelfläche handelt es sich dabei um eine geometrische d. h. fiktive Ebene in welcher bevorzugt die Mittellängsachse mit aufgenommen ist. Im Spezialfall, dass der Sammler zylinderförmig ausgebildet ist, würde die Mittelfläche den Sammler in zwei Halbzylinder mit je halbkreisförmigem Querschnitt aufteilen und somit einen ersten oberen und einen zweiten unteren Raum beschreiben.
Unter einem Strömungsweg wird das geometrische Raumsegment des Sammlers verstanden, durch welches das Kältemittel in seiner flüssigen Phase im wesentlichen hindurchfließt. Im Gegensatz dazu werden eventuelle gasförmige Phasenbestandteile des Kältemittels andere Strömungswege einnehmen, welche im wesentlichen durch den ersten oberen Raum geführt werden. Es tritt daher eine dichtebedingte Trennung zwischen der gasförmigen und der flüssigen Phase des Kältemittels auf, und im wesentlichen wird nur die flüssige Phase des Kältemittels wieder aus dem Sammler in das Sammelrohr eintreten.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Sammler eine Trenneinrichtung auf, welche in wenigstens einem Bereich des Querschnitts des Sammlers eine Durchgangsöffnung aufweist, wobei die Durchgangsöffnung im wesentlichen im unteren Bereich des Sammlers angeordnet ist. Bei dieser Trenneinrichtung kann es sich beispielsweise um eine Trennplatte handeln, die in formschlüssigem Kontakt mit der Innenwandung des Sammlers steht und im unteren Bereich geöffnet ist. Die Funktionsweise dieser Trenneinrichtung wird nachfolgend, unter Bezugnahme auf die Figuren erläutert.
Bevorzugt ist das Trennelement aus dem gleichen Material angefertigt wie der Sammler. Es liegt jedoch auch im Sinn der vorliegenden Erfindung, dass das Trennelement aus einem anderen Material, wie beispielsweise einem Elastomer gebildet ist.
In einer weiteren Ausführungsform ist der Sammler gegenüber der durch die Durchflusseinrichtung aufgespannten Ebene seitlich versetzt. Wie oben erwähnt, handelt es sich bei den Durchflusseinrichtungen um Flachrohre. Da eine Vielzahl derartiger Flachrohre im wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind, wird durch die Längsrichtung der Flachrohre einerseits, und eine zu dieser senkrechten Richtung, in welche die unterschiedlichen Durchflusseinrichtungen angeordnet sind, eine Ebene aufgespannt.
Der Sammler, das heißt die Längsmittelachse des Sammlers, ist gegenüber dieser Ebene seitlich versetzt angeordnet, wobei hierdurch ein Winkel aufgespannt wird, der zwischen 0 und 90°, bevorzugt zwischen 10 und 45° und besonders bevorzugt zwischen 20 und 30° liegt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform durchströmt das im Sammler befindliche Fluid nach dem Austritt aus der Trocknungseinrichtung die Filtereinrichtung zwangsweise. Der Begriff "zwangsweise" ist dahingehend zu verstehen, dass das Fluid beim Austritt aus der Trocknungseinrichtung keinen anderen Weg als durch die Filtereinrichtung hindurch einnehmen kann.
In einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform umgibt die Filtereinrichtung die Trocknungseinrichtung im wesentlichen vollständig. Dies bedeutet, dass die Trocknungseinrichtung in jeder Raumrichtung von der Filtereinrichtung umgeben ist.
Besonders bevorzugt weist das hygroskopische Trocknungsmittel wenigstens eine Komponente aus einer Gruppe von Komponenten auf, welche Molekularsiebe, Calciumchlorid, Calciumoxid, Kaliumkarbonat, Kupfersulfat, Magnesiumchlorat, Magnesiumsulfat, Natriumsulfat, Bariumsulfat, Blaugel, Kieselgel, Calciumhydrid, Magnesiumoxid, Aluminiumoxid, Natrium-Kalium-Legierungen, Montmorillonite, regenerierbare Trockenmittel, nicht regenerierbare Trockenmittel etc. enthält.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Sammelrohr und/oder der Sammler in Längsrichtung einteilig ausgeführt. Unter einteilig wird dabei verstanden, dass das Sammelrohr und/oder der Sammler, unabhängig von der inneren und äußeren Gestaltung in den jeweiligen Endbereichen, in Längsrichtung einstückig ist. Es ist jedoch auch möglich, das Sammelrohr und/oder den Sammler in Längsrichtung zwei- oder mehrteilig auszuführen, das heißt, unabhängig von der Gestaltung an den Enden des Sammelrohrs und/oder des Sammlers in Längsrichtung unterschiedliche Rohrabschnitte vorzusehen, beispielsweise ein Rohr größeren Durchmessers, in welches ein zweites Rohr kleineren Durchmessers eingeschoben wird.
Bevorzugt ist das Sammelrohr mittels einer Heftschweißnaht mit dem Sammler verbunden, wobei die Heftschweißnaht insbesondere als WIGoder Laserschweißnaht ausgeführt sein kann. Bevorzugt weisen dabei das Sammelrohr und/oder der Sammler einen im wesentlichen an der dem Sammler und/oder dem Sammelrohr anliegenden Seite wenigstens einen Vorsprung auf. Ein Vorsprung kann dabei ausgebildet sein als Kante, Platte, Profilleiste, Beilegscheibe, Abstandscheibe oder dergleichen.
Bevorzugt können das Sammelrohr und/oder der Sammler auch Nuten aufweisen, in welche die Vorsprünge eingreifen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Sammler an wenigstens einer seiner Endseiten einen Deckel auf. Dieser Deckel kann auf unterschiedliche Weise mit dem Sammler verbunden werden, beispielsweise, indem er in den Sammler mittels eines Gewindes eingeschraubt, oder auf die Außenwand des Sammlers aufgeschraubt wird. Der Deckel kann ferner auch Dichtungseinrichtungen aufweisen, welche sich gegen die Innenwandung des Sammlers beim Einschieben in denselben drücken. Der Deckel kann ferner auch einteilig mit der Trocknungs- und/oder der Filtereinrichtung verbunden sein.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann nach dem Abnehmen des Deckels die Trockner- und/oder Filtereinrichtung aus dem Sammler herausgenommen werden. Unter dem Begriff "nach dem Abnehmen des Dekkels" wird auch verstanden, dass die Trockner- und/oder Filtereinrichtung gemeinsam mit dem Deckel aus dem Sammler herausgenommen werden kann, falls die Trockner- und/oder Filtereinrichtung einstückig mit dem Dekkel ausgebildet ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weisen die Sammelrohre und der Sammler im wesentlichen die gleiche Länge auf. Es ist jedoch auch möglich, dass die Sammelrohre und der Sammler unterschiedliche Längen aufweisen, und insbesondere, dass der Sammler kürzer ist als die beiden Sammelrohre.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Filter- und/oder Trocknungseinrichtung in ihrer Außenkontur wenigstens ein Verbindungselement, insbesondere eine Dichtungseinrichtung auf.
Bei dieser Dichtungseinrichtung kann es sich beispielsweise um eine Dichtung aus elastischem Material handeln, welche sich gegenüber der Innenwandung des Sammlers abstützt. Bevorzugt kann die Innenwandung des Sammlers auch nach innen ragende Vorsprünge aufweisen, an welchen sich die Dichtungseinrichtung abstützt.
Besonders bevorzugt kann das Verbindungselement mit der Innenwand des Sammlers kraft- und/oder formschlüssig oder stoffschlüssig verbunden, insbesondere verlötet sein. Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den beigefügten Figuren.
Darin zeigen:
Fig. 1:
erfindungsgemäße Vorrichtung zum Kondensieren eines Kältemittels in einer ersten Ausführungsform;
Fig. 2:
eine Detailansicht eines Sammlers und eines Sammelrohres für eine Vorrichtung zum Kondensieren eines Kältemittels aus Fig. 1;
Fig. 3:
eine Vorrichtung zum Kondensieren eines Kältemittels in einer zweiten Ausführungsform;
Fig. 4:
eine Detailansicht der Vorrichtung aus Fig. 3; und
Fig. 5:
einen Schnitt durch die Vorrichtung aus Fig. 4 entlang der Linie B-B Fig. 4.
Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Kondensieren eines Kältemittels in einer ersten Ausführungsform.
Das Bezugszeichen 1 bezieht sich auf eine Zuleitung zur Zuführung des Kältemittels in die Vorrichtung. Das Bezugszeichen 2 kennzeichnet eine Ableitung des Kältemittels. Das Bezugszeichen 4a kennzeichnet ein unteres Sammelrohr und das Bezugszeichen 4b ein oberes Sammelrohr. Zwischen den beiden Sammelrohren 4a und 4b ist eine Vielzahl von Durchflusseinrichtungen 6, 6' angeordnet. Das Bezugszeichen 8 bezieht sich auf eine Rahmeneinrichtung für die Vorrichtung. Das Bezugszeichen 10 bezieht sich auf einen im wesentlichen parallel zum Sammelrohr angeordneten Sammler.
In dieser Ausführungsform ist der Sammler zweiteilig angeordnet, das heißt, er weist eine erste Komponente 10a, sowie eine zweite Komponente 10b auf, wobei die zweite Komponente 10b einen größeren Durchmesser als die erste Komponente 10a hat und auf die erste Komponente 10a aufgesetzt werden kann.
Die Pfeile veranschaulichen die Strömungsrichtung des Kältemittels innerhalb der Vorrichtung.
Zwischen den einzelnen Durchflusseinrichtungen können Kühlrippen (nicht gezeigt) angeordnet sein. In Fig. 1 ist der Sammler gegenüber der Ebene, welche von den Durchflusseinrichtungen 6, 6' usw. aufgespannt wird, seitlich versetzt, das heißt, die Mittelsenkrechte oder die Mittelachse S des Sammlers liegt außerhalb der durch die Durchflusseinrichtungen aufgespannten Ebene. Es ist jedoch auch denkbar, den Sammler innerhalb dieser Ebene vorzusehen, also nicht seitlich versetzt.
Fig. 2 zeigt eine Schnittdarstellung eines Details des Sammlers und des Sammelrohrs für eine Vorrichtung zum Kondensieren eines Kältemittels aus Fig. 1 entlang der Linie D-D. Die Darstellung erfolgt dabei derart in der Draufsicht, dass auch die Enden der einzelnen Durchflusseinrichtungen 6, 6' usw. dargestellt sind. In Fig. 2 weisen die einzelnen Durchflusseinrichtungen mehrere Strömungswege 6a, 6b zum Durchfluss des Strömungsmittels auf.
Innerhalb des Sammelrohrs sind mehrere Trennwände 12a bis 12d angeordnet. Die Trennwände sind dabei derart vorgesehen, dass das Kältemittel nicht in Längsrichtung I des Sammelrohrs durch diese hindurchfließt oder an den Durchflusseinrichtungen vorbeifließen kann. Die Bezugszeichen 14a und 14b beziehen sich auf Fluidverbindungen zwischen dem Sammler 10 und den oberen Sammelrohr 4b. Innerhalb des Sammlers 10 ist eine Filtereinrichtung 17 vorgesehen. Innerhalb dieser Filtereinrichtung 17 befindet sich (nicht gezeigt) eine Trocknungseinrichtung. Bei der Filtereinrichtung kann es sich, wie oben angemerkt, um ein Gewebe mit einer vorgegebenen Porenverteilung handeln, in welchem das Trocknungsmittel angeordnet ist.
Das Bezugszeichen 18 bezieht sich auf eine Dichtungsvorrichtung, welche sich gegen die Innenwandung des Sammlers 10, hier gegen die Innenwandung des Sammlerbestandteils 10b, drückt. Dieses Dichtmittel verhindert, dass Kältemittel außerhalb der Filtereinrichtung zwischen den Fluidverbindungen 14a und 14b strömen kann. Auf diese Weise wird also gewährleistet, dass im wesentlichen das gesamte Kältemittel die Filtereinrichtung durchströmt und nicht an dieser vorbei.
Der Kältemittelfluss innerhalb der Vorrichtung zum Kondensieren wird nun unter Bezugnahme auf Figuren 1 und 2 erläutert.
Das Kältemittel tritt insbesondere als gasförmiges Fluid zunächst über die Zuleitung 1 in die Vorrichtung ein. Ebenso wie das obere Sammelrohr 4b weist auch das untere Sammelrohr Trenneinrichtungen auf, welche das untere Sammelrohr gas- und flüssigkeitsdicht in mehrere Bereiche unterteilen.
Ausgehend von der Zuleitung 1 gelangt Kältemittel über das untere Sammelrohr und die Durchflusseinrichtung in den Bereich des oberen Sammelrohrs, der von den Trenneinrichtungen 12a und 12b begrenzt wird und fließt von dort wieder nach unten in das untere Sammelrohr 4a. Von dort gelangt das Kältemittel in die Durchflusseinrichtungen 6, die sich zwischen den Trenneinrichtungen 12b und 12c befinden und fließt wieder nach oben in das obere Sammelrohr 4b.
Von dort tritt das Kältemittel durch die Fluidverbindung 14a in den Sammler 10 ein.
Innerhalb des Sammlers fließt das Kältemittel durch die Filtereinrichtung und die Trockeneinrichtung hindurch in den Bereich des Sammlers, der rechts von der Dichteinrichtung 18 angeordnet ist. Durch die Wirkung der Schwerkraft und der Dichteunterschiede gelangen eventuell vorhandene Gasbestandteile des Kältemittels in den oberen Bereich des Sammlers 10, das heißt in den Bereich des Sammlers, der oberhalb der Mittelebene M liegt.
Dagegen bleibt der flüssige Anteil des Kältemittels im wesentlichen in einem Bereich, der unterhalb der Mittelfläche liegt und kann über die Fluidverbindung 14 in den Bereich des Sammelrohrs abfließen, der zwischen den Trenneinrichtungen 12c und 12d liegt.
Bei der Mittelfläche M handelt es sich, wie oben angemerkt, nicht um ein tatsächliche Einrichtung, sondern lediglich eine geometrische Ebene.
Von dem Bereich zwischen den Trenneinrichtungen 12c und 12d kann das Kältemittel schließlich nach unten in das Sammelrohr 4a und von dort über die Ableitung 2 aus der Vorrichtung abfließen.
In Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Kondensieren eines Kältemittels dargestellt.
Im Unterschied zu der oben beschriebenen Ausführungsform sind hier die Zuleitung 1 und die Ableitung 2 oben angeordnet und der Sammler liegt unten.
Der Sammler weist ferner, wie in Fig. 4 gezeigt, eine Trenneinrichtung 15 auf, welche jedoch nicht den vollständigen Querschnitt des Sammlers ausfüllt. Dies ist in Fig. 5, welche einen Schnitt durch die Fig. 4 entlang der Linie B-B darstellt, gezeigt. Das Flächensegment 15a wird nicht durch die Trenneinrichtung 15 abgedeckt und stellt somit die Fluidverbindung zwischen den beiden Abschnitten des Sammlers dar.
Fig. 5 zeigt ferner die versetzte Anordnung des Sammlers 15 zum Sammelrohr 20. Hierbei spannen die sich schneidenden Mittellinien 21, 22 einen Winkel auf, der gemäß der einen bevorzugten Ausführungsform zwischen 0 und 90°, besonders bevorzugt zwischen 10 und 45° und insbesondere zwischen 20 und 35° liegt.
Wie im Falle der ersten Ausführungsform gelangt das Kältemittel in den Raumabschnitt des Sammelrohres, der durch die Trenneinrichtungen 12b und 12c abgegrenzt wird, und von hier durch die Fluidverbindung 14a in den Sammler. Da der Sammler dieser Ausführungsform unten liegt, werden eventuelle Gasbestandteile des Kältemittels durch die Trennvorrichtung 15 im wesentlichen daran gehindert, in den linken Abschnitt des Sammlers, in welchem sich die Fluidverbindung 14b befindet, zu strömen. Flüssige Bestandteile des Kältemittels können jedoch durch den Öffnungsbereich 15a der Trenneinrichtung in den Teilbereich 15 eindringen.
Die Pfeile A, B und C veranschaulichen den grundsätzlichen Strömungsweg des Fluids ausgehend von der ersten Fluidverbindung 14a über die Filterund Trocknungseinrichtung 17, durch den Öffnungsbereich 15a und über die zweite Fluidverbindung 14b in die Unterkühlstrecke des Kondensators, die im Anschluß an die zweite Fluidverbindung 14b angeordnet ist.

Claims (18)

  1. Vorrichtung zum Kondensieren eines Kältemittels, insbesondere für Kraftfahrzeuge mit:
    einer Vielzahl von im wesentlichen zueinander parallel angeordneter Durchflusseinrichtungen;
    zwei Sammelrohre, welche an den jeweiligen Endabschnitten der Durchflusseinrichtungen derart angeordnet sind, dass eine Strömungsverbindung zwischen den Durchflusseinrichtungen und den Sammelrohren besteht;
    wenigstens einer Trenneinrichtung , welche die Sammelrohre im wesentlichen gas- und flüssigkeitsdicht in wenigstens einen ersten Bereich und wenigstens einen zweiten Bereich unterteilt;
    wenigstens einem Sammler, der im wesentlichen parallel zu wenigstens einem der Sammelrohre angeordnet ist und wenigstens zwei Fluidverbindungen zu diesem Sammelrohr aufweist und in welchem wenigstens eine Filtereinrichtung und/oder eine Trocknungseinrichtung, mit einem wenigstens teilweise hygroskopischen Trocknungsmittel vorgesehen ist;
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Sammelrohre und der Sammler im wesentlichen horizontal angeordnet sind.
  2. Vorrichtung zum Kondensieren eines Kältemittels gemäß Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Filtereinrichtung und die Trocknungseinrichtung derart zu einer Baueinheit zusammengefasst sind, dass das im Sammler befindliche Fluid vor dem Eintritt in die Trocknungseinrichtung zwangsweise die Filtereinrichtung durchströmt.
  3. Vorrichtung zum Kondensieren eines Kältemittels, gemäß wenigstens einem der vorgenannten Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Sammler eine im wesentlichen horizontale Mittelfläche aufweist, durch die der Sammler in einen ersten oberen und zweiten unteren Raum geteilt wird, welche im wesentlichen gleich groß sind, und
    wenigstens einen Strömungsweg für im wesentlichen flüssiges Kältemittel zwischen den Fluidverbindungen aufweist, der zumindest teilweise durch den zweiten unteren Raum geführt wird.
  4. Vorrichtung zum Kondensieren eines Kältemittels, gemäß wenigstens einem der vorgenannten Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Sammler eine Trenneinrichtung aufweist, welche in wenigstens einem Bereich des Querschnitts des Sammlers eine Durchgangsöffnung aufweist, wobei die Durchgangsöffnung in diesem unteren Raum des Sammlers angeordnet ist.
  5. Vorrichtung zum Kondensieren eines Kältemittels, gemäß wenigstens einem der vorgenannten Ansprüche,
       dadurch gekennzeichnet, dass
    der Sammler gegenüber der durch die Durchflusseinrichtungen aufgespannten Ebene seitlich versetzt ist.
  6. Vorrichtung zum Kondensieren eines Kältemittels, gemäß wenigstens einem der vorgenannten Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das im Sammler befindliche Fluid nach dem Austritt aus der Trocknungseinrichtung die Filtereinrichtung zwangsweise durchströmt.
  7. Vorrichtung zum Kondensieren eines Kältemittels, gemäß wenigstens einem der vorgenannten Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Filtereinrichtung die Trocknungseinrichtung im wesentlichen vollständig umgibt.
  8. Vorrichtung zum Kondensieren eines Kältemittels, gemäß wenigstens einem der vorgenannten Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das hygroskopische Trocknungsmittel wenigstens eine Komponente aus einer Gruppe von Komponenten aufweist, welche Molekularsiebe, Calciumchlorid, Caliciumoxid, Kaliumcarbonat, Kupfersulfat, Magnesiumperchlorat, Magnesiumsulfat, Natriumsulfat, Bariumsulfat, Blaugel, Kieselgel, Calciumhydrid, Magnesiumoxid, Aluminiumoxid, Natrium-Kalium-Legierungen, Montmorillonite, regenerierbare Trockenmittel, nicht regenerierbare Trockenmittel etc. enthält.
  9. Vorrichtung zum Kondensieren eines Kältemittels, gemäß wenigstens einem der vorgenannten Ansprüche,
       dadurch gekennzeichnet, dass
    das Sammelrohr und/oder der Sammler in Längsrichtung einteilig ausgeführt ist.
  10. Vorrichtung zum Kondensieren eines Kältemittels, gemäß wenigstens einem der vorgenannten Ansprüche,
       dadurch gekennzeichnet, dass
    das Sammelrohr und/oder der Sammler in Längsrichtung zweiteilig ausgeführt ist.
  11. Vorrichtung zum Kondensieren eines Kältemittels, gemäß wenigstens einem der vorgenannten Ansprüche,
       dadurch gekennzeichnet, dass
    das Sammelrohr mittels einer Haftschweißnaht mit dem Sammler verbunden ist, wobei die Heftschweißnaht als WIG-Schweißnaht oder Laserschweißnaht ausgeführt ist.
  12. Vorrichtung zum Kondensieren eines Kältemittels, gemäß wenigstens einem der vorgenannten Ansprüche,
       dadurch gekennzeichnet, dass
    das Sammelrohr und/oder der Sammler einen im wesentlichen an der dem Sammler und/oder Sammelrohr anliegenden Seite wenigstens einen Vorsprung aufweist.
  13. Vorrichtung zum Kondensieren eines Kältemittels, gemäß wenigstens einem der vorgenannten Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Sammler einen abnehmbaren Deckel und/oder Boden aufweist.
  14. Vorrichtung zum Kondensieren eines Kältemittels, gemäß wenigstens einem der vorgenannten Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    nach dem Abnehmen des Deckels und/oder des Bodens die Trocknerund/oder Filtereinrichtung aus dem Sammler herausgenommen werden kann.
  15. Vorrichtung zum Kondensieren eines Kältemittels, gemäß wenigstens einem der vorgenannten Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Sammelrohre und der Sammler im wesentlichen die gleiche Länge aufweisen.
  16. Vorrichtung zum Kondensieren eines Kältemittels,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Sammelrohre und der Sammler unterschiedliche Längen aufweisen und insbesondere der Sammler kürzer ist als die Sammelrohre.
  17. Vorrichtung zum Kondensieren eines Kältemittels,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Baueinheit der Filtereinrichtung und der Trocknungseinrichtung an ihrer Außenkontur wenigstens ein Verbindungselement, insbesondere eine Dichtungseinrichtung aufweist.
  18. Vorrichtung zum Kondensieren eines Kältemittels,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Verbindungselement mit der Innenwand des Sammlers kraftschlüssig und/oder formschlüssig und/oder stoffschlüssig verbunden, insbesondere verlötet ist.
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