AT516477B1 - Pyrotechnisches Entlüftungselement - Google Patents

Abstract

Um jeweils eine Kühlmittelleitung (2, 3) auf der Hochdruckseite und auf der Niederdruckseite einer Klimaanlage kostengünstig mit einem pyrotechnischen Entlüftungselement entlüften zu können, wird ein Entlüftungselement mit einem Gehäuse (1), mit einem Zünder (9) und mit einem Schneidstempel (4), der durch den Zünder (9) beaufschlagbar ist, vorgeschlagen, wobei das Entlüftungselement nur den einen Zünder (9) und den einen Schneidstempel (4) besitzt und der Schneidstempel (4) aus einander zugewandten Stellen (14a, 14b) der beiden Kühlmittelleitungen (2, 3) Teile 13a, 13b herausschneiden kann. Der Schneidstempel (4) besitzt vorzugsweise einen sphärischen Hohlschliff (15).

Description

Beschreibung [0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein pyrotechnisches Entlüftungselement mit einem Gehäuse, mit einem Zünder und mit einem Schneidstempel, der durch den Zünder beaufschlagbar ist.

[0002] Im automotiven Bereich sind Klimaanlagen mittlerweile Standard, waren sie früher ein Zeichen der gehobenen Klasse, sind sie heute auch aus Kleinwagen nicht mehr wegzudenken. Die verwendeten Klimamittel haben von den ursprünglichen chlorierten Fluorwasserstoffen aus Umweltschutzgründen über reine Fluorwasserstoffe bis zum C02> welches natürlich in der Atmosphäre vorkommt, eine kontinuierliche Weiterentwicklung durchlaufen. Diese neueste Generation der Kühlmittel, auch als R744 bezeichnet, stellt auch bei Leckagen kein Problem für die Umwelt dar, hat eine gute Kühlleistung und ist nicht brennbar. Der einzige Nachteil ist, dass das C02 unter sehr hohem Druck verwendet werden muss. Kommt es bei heißem Zustand der Anlage zu einem Stopp des Umlaufs des Kühlmittels, kann dies durch die Temperaturerhöhung zu sehr hohen Drücken führen, die zu einem Bersten des Klimakreislaufs und einer damit verbundenen Gefahr für Fahrzeug und Personen, beispielsweise Rettungskräften kommen kann. Diesem Zustand wird durch eine Notentlüftung, beispielsweise mittels Berstscheiben vorgebeugt.

[0003] Aus der gattungsbildenden EP 2020548 A1 ist bekannt, eine Notentlüftung durch einen Stempel, der von einem pyrotechnischen Element beaufschlagbar ist und dadurch eine Leitung eines Kältemittelkreislaufs über deren halben Umfang aufschneiden kann, zu bewirken. Damit sind keine zusätzlichen Abdichtungen erforderlich, es sind lediglich die zwingend notwendigen Rohrleitungen vorhanden, die im Falle eines Unfalles leck geschlagen werden.

[0004] Die Notentlüftungen befinden sich traditionellerweise auf der Hochdruckseite, weil hier die höchsten Drücke auftreten. In neueren Schriften (DE 102005017918 von der Behr GMBH & CO KG) findet sich auch die Entlüftung der Niederdruckseite. Diese ist insofern bedeutend, da sich hier ein Speicher, der sogenannte Akkumulator befindet, welcher eine große Menge des Kältemittels beinhaltet, welches bei Temperaturerhöhung zu sehr hohen Drücken führen kann. Somit muss der Kältekreislauf entweder zweimal, d.h. einmal hochdruckseitig und einmal niederdruckseitig getrennt werden, oder die Trennung erfolgt nur hochdruckseitig, und die Niederdruckseite besitzt ein Rückschlagventil. Im zweiten Fall stellt das Rückschlagventil allerdings einen Strömungswiderstand dar, der direkten Einfluss auf den Energieverbrauch der Klimaanlage und damit den Kraftstoffverbrauch hat. Zusätzlich stellen Ventile ein erhöhtes Leckage-Risiko dar und werden deshalb nach Möglichkeit vermieden.

[0005] Eine Variante mit zwei pyrotechnischen Rohrtrennern stellt einerseits einen großen Aufwand dar, anderseits erfordert sie zur Auslösung zwei Zündkreise im Fahrzeug, was zusätzlich für erhöhten Aufwand im Fahrzeug sorgt.

[0006] Aus US 2959326 A ist bekannt, zwei Leitungen mit nur einem Zünder und einem Schneidstempel zu öffnen. In dieser Schrift geht es darum, hermetisch dicht und getrennt voneinander gelagerte Fluide miteinander in Kontakt zu bringen. Es führen daher (zumindest) zwei Leitungen in einen Behälter, sodass die beiden Leitungen zwangsläufig knapp nebeneinander liegen und einfach mit einem Schneidstempel geöffnet werden können. Hinweise auf die Entlüftung von Leitungen von Klimaanlagen finden sich in dieser Schrift nicht.

[0007] Schließlich ist aus US 4421005 A bekannt, dass der Schneidstempel, der zur Bildung einer Schneidkante an seiner Stirnseite konkav ist und mit dieser Schneidkante eine Leitung aufschneidet, in einem anderen Bereich von einem deformierbaren Material umgeben ist, sodass er - wenn er verschoben wird - eine andere Leitung verschließt.

[0008] Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Notentlüftung sowohl auf der Hoch-druckseite als auch auf der Niederdruckseite einer Klimaanlage vorzusehen, bei der keine zusätzlichen Ventile oder Abdichtungsmaßnahmen erforderlich sind und die wenig aufwändig ist.

[0009] Diese Aufgabe wird durch ein pyrotechnisches Entlüftungselement der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Entlüftungselement zum gleichzeitigen Öffnen jeweils einer Kühlmittelleitung auf der Hochdruckseite und auf der Niederdruckseite der Klimaanlage nur den einen Zünder und den einen Schneidstempel besitzt und dass die einander zugewandten Seiten der beiden Kühlmittelleitungen durch den einen Schneidstempel öffenbar sind.

[0010] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe also durch ein Entlüftungselement gelöst, welches mit einer einzigen Zündung beide Kältemittelleitungen öffnet und so die Entlüftung auf beiden Seiten des Klimakreislaufs ermöglicht. Die weitere Besonderheit liegt darin, dass das Trennelement die Leitungen umgreift, diese also weder Trennstellen, Verengungen, Dichtungen oder ähnliches besitzen, und dass bei der Auslösung nur Teile aus der Rohrwand herausgeschnitten werden. Der entstehende Ausströmquerschnitt entspricht im Wesentlichen dem Rohrquerschnitt, wodurch ein rascher Druckabbau ermöglicht wird. Günstig ist dabei weiters, dass die Anordnung weitgehend symmetrisch sein kann, dass also der Schneidstempel symmetrisch belastet ist, obwohl die Kühlmittelleitungen seitlich aufgeschnitten werden.

[0011] Es ist zweckmäßig, wenn der Schneidstempel einen Hohlschliff, vorzugsweise einen sphärischen Hohlschliff, besitzt. Einerseits bekommt dadurch die Schneidkante einen Winkel von weniger als 90°, was den notwendigen Kraftaufwand reduziert. Andererseits löst sich der herausgeschnittene Wandabschnitt durch einen sphärischen Hohlschliff sauber von der Rohrleistung ab.

[0012] Weiters ist es günstig, wenn zumindest eine Kühlmittelleitung gegenüber dem Gehäuse thermisch isoliert ist. Die Leitungen auf der Hochdruck- und auf der Niederdruckseite liegen auf unterschiedlichem Temperaturniveau, und wenn zumindest eine Leitung isoliert ist, wird ein Wärmeübergang zwischen den beiden Leitungen vermieden.

[0013] Außerdem ist es zweckmäßig, wenn die elektrische Verbindung zur Fahrzeugmasse über zumindest eine der beiden Kühlmittelleitungen hergestellt ist. Da die Kühlmittelleitungen mit der Fahrzeugmasse verbunden sind, kann auf diese Weise eine zusätzliche elektrische Leitung zur Masseverbindung entfallen.

[0014] Um Fehlauslösungen zu vermeiden ist es günstig, wenn der Zünder Teil einer Zündeinheit ist, die Bauteile zum Schutz gegen elektromagnetische Einflüsse besitzt.

[0015] Weiters ist es zweckmäßig, wenn die beiden Kühlmittelleitungen unterschiedliche Durchmesser und/oder Wandstärken besitzen. Dadurch kann den unterschiedlichen Drücken Rechnung getragen werden.

[0016] Weiters ist es zweckmäßig, wenn das Gehäuse und die Kühlmittelleitungen aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen bestehen. Aluminium ist elektrisch leitend (was für die Masseverbindung ausgenützt werden kann), leicht und dennoch ausreichend stabil.

[0017] Für eine sichere elektrische und mechanische Verbindung ist es günstig, wenn das Gehäuse einen Oberteil und einen Unterteil aufweist und wenn zumindest der Unterteil des Gehäuses mit zumindest einer Kühlmittelleitung verschweißt ist.

[0018] Anhand der beiliegenden Zeichnungen wird die vorliegende Erfindung näher erläutert.

[0019] Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Entlüftungselement in der Ausgangsstellung und [0020] Fig. 2 dasselbe nach der Zündung.

[0021] Ein Gehäuse 1 ist aus einem Oberteil 1a und einem Unterteil 1b zusammengesetzt, welche miteinander verschraubt sind. In der Trennebene zwischen dem Oberteil 1a und dem Unterteil 1b befinden sich Kühlmittelleitungen 2 und 3. Oberhalb der beiden Kühlmittelleitungen 2, 3 befindet sich ein runder Schneidstempel 4, der in seinem oberen Bereich 5 kolbenartig ausgebildet ist und einen Einstich 6 besitzt. In diesem Einstich 6 befindet sich ein O-Ring 7. Der kolbenartige Bereich 5 des Schneidstempels 4 ist durch eine Zündeinheit 8 und einen darin enthaltenen Zünder 9 mit Druck beaufschlagbar. Bei Zündung des Zünders 9 bewegt sich der

Schneidstempel 4 in Richtung der beiden Kühlmittelleitungen 2, 3 und schneidet diesen auf den einander gegenüberliegenden Seiten die Wand auf, sodass das Kühlmedium entweichen kann. Die weitere Abströmung erfolgt durch eine Bohrung 10 im Unterteil 1b des Gehäuses 1, wobei der Gasabfluss durch die Einreihung 11 am Schneidstempel 4 freigegeben wird. In der dargestellten Ausführungsform besitzt die Bohrung 10 einen größeren Durchmesser als der Schneidstempel 4, es sind aber auch andere Abströmwege, z.B. durch das Gehäuse 1 zwischen dem Oberteil 1a und dem Unterteil 1b denkbar. Bevorzugt weist die Schneidkante 12 des Schneidstempels 4 einen kugelkalottenförmigen Hohlschliff 15 auf. Eine thermische Isolierung der beiden Leitungen im Gehäuse verringert den Wärmefluss und trägt zu einem besseren Wirkungsgrad der Klimaanlage bei. Vorteilhafterweise ist die Bohrung 10 in nicht ausgelöstem Zustand verschlossen, beispielsweise durch eine Metallklebefolie oder einen Stoppel.

[0022] In Fig. 2 ist der ausgelöste Zustand dargestellt. Hier erkennt man abgeschnittene Teile 13a, 13b der Rohrwandungen bzw. die Stellen 14a, 14b in der Wand der Kühlmittelleitungen 2, 3, wo dieses Material entfernt wurde.

Claims (9)

1. Patentansprüche

   1. Pyrotechnisches Entlüftungselement für Kfz-Klimaanlagen mit einem Gehäuse (1), mit einem Zünder (9) und mit einem Schneidstempel (4), der durch den Zünder (9) beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Entlüftungselement zum gleichzeitigen Öffnen jeweils einer Kühlmittelleitung (2, 3) auf der Hochdruckseite und auf der Niederdruckseite der Klimaanlage nur den einen Zünder (9) und den einen Schneidstempel (4) besitzt und dass die einander zugewandten Seiten der beiden Kühlmittelleitungen (2, 3) durch den einen Schneidstempel (4) öffenbar sind.
2. 2. Pyrotechnisches Entlüftungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneidstempel (4) einen Hohlschliff (15) besitzt.
3. 3. Pyrotechnisches Entlüftungselement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneidstempel (4) einen sphärischen Hohlschliff (15) besitzt.
4. 4. Pyrotechnisches Entlüftungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Kühlmittelleitung (2, 3) gegenüber dem Gehäuse (1) thermisch isoliert ist.
5. 5. Pyrotechnisches Entlüftungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Verbindung zur Fahrzeugmasse über zumindest eine der beiden Kühlmittelleitungen (2, 3) hergestellt ist.
6. 6. Pyrotechnisches Entlüftungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Zünder (9) Teil einer Zündeinheit (8) ist, die Bauteile zum Schutz gegen elektromagnetische Einflüsse besitzt.
7. 7. Pyrotechnisches Entlüftungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kühlmittelleitungen (2, 3) unterschiedliche Durchmesser und/oder Wandstärken besitzen.
8. 8. Pyrotechnisches Entlüftungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) und die Kühlmittelleitungen (2, 3) aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen bestehen.
9. 9. Pyrotechnisches Entlüftungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) einen Oberteil (1a) und einen Unterteil (1b) aufweist und dass zumindest der Unterteil (1b) des Gehäuses (1) mit zumindest einer Kühlmittelleitung (2, 3) verschweißt ist. Hierzu 2 Blatt Zeichnungen