CN100538215C - 带过滤/干燥单元的制冷剂收集器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种带过滤/干燥单元的制冷剂收集器。带有过滤/干燥单元(10)的制冷剂收集器(1)具有一垂直布置的细长内腔，该内腔由过滤/干燥单元(10)分成一上部区域(38)和一下部区域(39)。流入的制冷剂通过管子(7)输送给过滤/干燥单元(10)，该过滤/干燥单元(10)在其外围上具有输出窗口，该外围与制冷剂收集器(1)的容器(2)的壁(3)围成一较窄的缝隙。液体组成部分向下滴落并汇集在过滤/干燥单元下方。气态组成部分主要汇集在过滤/干燥单元(10)的上方。

Description

带过滤/干燥单元的制冷剂收集器
技术领域
本发明涉及一种用于制冷设备的带过滤/干燥单元的制冷剂收集器。本发明的制冷剂收集器特别适合于汽车空调设备，在本文中，特别适合于将二氧化碳用作制冷剂来工作的空调设备。
背景技术
通常制冷剂流过制冷剂收集器，其中所述收集器保持稳定的制冷剂储备量。所述制冷剂储备量补充制冷机少量的制冷剂损失及其不同的应用条件。因此，在制冷剂收集器内通常有一定储备量的液态制冷剂。制冷剂必须干燥。如果在制冷机内的不合适的部位结冰，就可能导致运行故障和制冷机的损坏。因此制冷设备通常具有干燥器，例如内部装有吸水材料如颗粒的管状器皿。制冷剂流过所述吸水材料。其中关键在于确保制冷剂和干燥器材料之间充分密切的接触。
特别是CO2制冷机的压缩机，还有其它制冷机的压缩机对吸入的液滴和特别是固体颗粒比较敏感。因此希望可靠地确保压缩机所吸入的制冷剂流特别是不包含任何固体颗粒。
发明内容
因此，本发明的目的是，提供一种用技术上简单和可靠的方法解决上述问题中的至少一些问题的单元。
这个目的用如下制冷剂收集器来实现，该制冷剂收集器来实现直立的耐压容器，该容器具有壁、底面和上顶盖，所述壁、底面和上顶盖围成一内腔；通入内腔的管子，该管子具有一设置在内腔内的末端；过滤/干燥单元，该过滤/干燥单元连接在通入内腔的管子的位于内腔内的末端上，并设置在底面上方一定距离处；从内腔中引出的管子，该管子具有一设置在内腔内过滤/干燥单元上方的开口端，其中所述过滤/干燥单元在其外围上具有输出窗口。
本发明的制冷剂收集器以一直立的耐压容器为基形，该容器带有壁、底面和顶盖，因而围成一封闭内腔。一第一管插入该内腔，一第二管从该内腔中引出。在内腔内设置一过滤/干燥单元，该过滤/干燥单元由插入内腔的管子供料。其中制冷剂大致供给到过滤/干燥单元的中部。该过滤/干燥单元具有至少一个出口，但优选地具有多个大面积的出口，该出口的横截面超过输入管的横截面。出口通入容器的内腔，因此在该内腔内既可积聚油也可积聚液态制冷剂。从该内腔中引出的管子具有一上部开口端，该开口端优选地设置在过滤/干燥单元上方。该管子从这个部位出发从内腔中伸出，这里该管子优选地以U形环绕过滤/干燥单元设置，其中从内腔伸出的管子的下部弯曲管段直接延伸跨过容器底面。在这个区域内优选地设置一抽吸口，弯曲管段的下部切割在容器内形成的油面。因此离开容器的制冷制流可以通过抽吸口吸入和带走一定量的油。希望用这些油来润滑所连接的压缩机。
在油面和过滤/干燥单元之间围成内腔的一分容积，制冷剂可以以液相存在于该分容积内。液态制冷剂的量可随使用条件波动。但是过滤/干燥单元将制冷剂液面与从内腔中伸出的管子的向上陡峭地突起的开口管端隔开，使得飞溅的制冷剂不会进入开口管端，而且当制冷剂收集器安装在汽车内时也不会因急剧的驾驶技巧或颠簸的路面而进入开口管端。
在一种优选实施例中，制冷剂收集器的容器壁做成柱形，而容器底面做成圆拱形的。后者具有这样的优点，即以小的油量也可以达到足够高的油面，以便给制冷剂流配备油。此外，这种形状的容器特别耐压。
容器的顶盖优选地做成平的或略微倒圆的，其中两根管子并排地插入容器内以及从容器中引出。因此在过滤/干燥单元上方形成一大致为柱形的汽室，在该汽室内制冷剂主要以气相存在并且制冷剂可以容易地被抽出。此外，两根并排优选是相互平行布置的管子连接简单并且一目了然。
优选地，过滤/干燥单元以这样的方式占据内腔的整个横截面，即所述单元与容器壁仅限定一比较窄的环形缝隙。制冷剂从这个环形缝隙出来，以较小的流动速度进入用作汽室的上部区域。位于过滤/干燥单元下方的制冷剂液面的晃动运动几乎不会导致液态制冷剂进入过滤/干燥单元上方的区域。由于过滤/干燥单元的优选高度(轴向长度)优选地大于所述单元的直径，所以液态制冷剂更加不能进入过滤/干燥单元上方的区域。
液态制冷剂和油从环形缝隙向下滴落并汇集在过滤/干燥单元的下面。其中，液态CO2漂浮在油面上。
原则上，汇集在过滤/干燥单元下面的油可以通过毛细管或单独的管道从容器中抽出并加到油流中。因此，从内腔中引出的管子可以直接从上面的汽室区向外引出。但是，作为简单和耐用的方案，优选地，引导该从内腔引出的管子——既可下降地又可上升地——在壁和过滤/干燥单元之间穿过，因此在上部汽室区内抽出的制冷剂通过下面的弯曲管段，在该弯曲管段内制冷剂中掺入油。
优选地，过滤/干燥单元包括一具有一平的顶端和一大致为柱形的外围的壳体。该单元以有效的方法使液态制冷剂与蒸气态制冷剂分开。此外，该单元提供了足够大的内腔来容纳大量的干燥剂。
过滤/干燥单元设有一锥形底面证明是非常有利的。其中，底面尖端优选地位于壳体中心大致输入管的下方。这里锥角较大，优选在120°至170°之间。这种底面形状既在建立的流动模型方面也在纯粹的实践中证明是有利的，因为所述形状在过滤/干燥单元封闭时允许干燥剂颗粒很好地紧凑化。这特别适用于当将底面从下方装入过滤/干燥单元的壳体并然后例如通过卡锁元件固定时的情况。干燥剂颗粒被基本上沿径向流过，其中流动速度很小并向外逐渐减小。从而使干燥剂颗粒和液态制冷剂之间可以紧密接触。在过滤/干燥单元壳体内小的流动速度造成在制冷剂收集器上小的压降。
优选地，采用球状颗粒体作为干燥剂颗粒，这带来制冷剂和干燥剂颗粒之间最佳的接触。
过滤/干燥单元在入口端设有一输入筐，该输入筐在其周向和其底面上具有出口，例如孔和槽。输入筐允许制冷剂流体以低的压降引入干燥剂颗粒内。优选地，在过滤/干燥单元壳体的出口处设置一具有精细筛孔的过滤器。该过滤器例如由精细的高级合金钢网、高级合金钢毡等等构成。筛孔大小优选地在30μm至60μm范围内。
锥形底面是促使气相和液相很好地分离的前提条件。可靠地避免了液态制冷剂和/或油积聚在过滤/干燥单元内。因此，干燥剂颗粒本身不带有液体，因而其有效性不受油或液态制冷剂的影响。
所述输出窗口几乎占据过滤/干燥单元壳体的整个外围。这进一步促使通过缓慢的流动来有效地利用干燥剂，并从过滤/干燥单元壳体内可靠地排出液态制冷剂和油。
附图说明
本发明有利实施例的其它细节是附图、说明书或权利要求的内容。在附图中示出本发明的示例性实施例。图中示出：
图1以透视图示出完整的制冷剂收集器；
图2以垂直剖开的透视图示出图1所示的制冷剂收集器；
图3以垂直剖视图连同其过滤/干燥单元的附加剖视图示出图2所示的制冷剂收集器；
图4以垂直剖视图示出图2和3所示的制冷剂收集器的过滤/干燥单元；以及
图5以局部剖视图示出图1所示的制冷剂收集器。
具体实施方式
图1示出一制冷剂收集器1，该制冷剂收集器包括一由铝瓶构成的外部容器2。该铝瓶具有一带有一基本上为平的上顶盖4和例如一球形拱起的底面5的柱形壁3。底面5可以设有一孔，在该孔内拧入一防爆塞(Berststopfen)6。容器2各面对外均封闭。该容器可由两个或多个零件焊接而成，其中焊缝在图1中未画出。优选地，容器2做成没有焊接或钎焊接缝，亦即不是用焊接和钎焊加工制成。为此，首先生产一已经包含上顶盖4的中空柱形毛坯。如果后面将要说明的所有装入件都已经固定在容器2内，那么在该容器的底面5处用一冷弯成形工序或另一可选择的成形工序封闭，使得只留一个通过塞子6来封闭的孔。这种制造方法允许制造具有较小壁厚的容器2，即使该容器针对非常高的例如超过200bar的破裂压力设计。此外，排除了其它在焊接或钎焊时出现的由温度负荷造成的材料组织的变化。
两根管子7、8通过上顶盖4插入由容器2围成的内腔9中或者从内腔里面引出来，如图2所示。这里，管子7、8的末端相互平行地穿过上顶盖4。管子7构成用来将制冷剂引入制冷剂收集器1的输入端管道，该管子通向一安装在内腔9内一单独的壳体11中的过滤/干燥单元10。其中装在内腔9内的管子7的末端12通向一中心管接头，该接头安装在壳体11上，亦即确切地说在壳体11的优选地为平的顶面13上。此外，壳体11具有一柱形外围14，该柱形外围的直径略小于壁3的内径，因此在两者之间形成一缝隙。为了确定地调节此缝隙并使壳体11在容器2内对中，外围14设有径向向外突起的间隔凸台，这些凸台优选地设计成垂直地，亦即轴向延伸的细长筋16、17、18的形状。此外，在外围14上形成输出窗口19、20、21、22、23(见图2和3)，所述输出窗口使壳体11的由图3可见的内腔24在其整个周面上朝壳体3的内腔9敞开。输出窗口19至23相互仅仅通过窄的筋条隔开，这些筋条将位于顶面13上的上盖板与下面的环25连接起来，该环用来固定装在壳体11内的底面26。输出窗口19至23可以配备一塑料格栅，该格栅支承已安装的、后面将要说明的过滤器并且特别是在装配期间防止过滤器受到手工损害。
优选地，底面26和壳体11一样由塑料制成。所述底面具有一从一环形带27向上延伸的锥形底段28，该底段具有一优选的约130°至150°的锥角。优选地，底面26通过未详细示出的卡锁元件与环25连接，所述底面的外边缘29与环25的上边缘贴近或设置在环25上边缘上方不远处。
输出窗口19至23通过具有精细筛孔的过滤器来封闭。该过滤器例如可以由高级合金钢网、高级合金钢毡等等构成。筛孔大小优选地在30μm至60μm的范围内。
在壳体11的内腔24内设置一优选地与壳体11的上盖板连成一体的输入筐31。输入筐31具有例如柱形的形状。所述输入筐在其周向上设有槽32，在其底面上形成有孔33。优选地，槽32和孔33具有不超过0.8mm的宽度。但是无论如何槽32和孔33的宽度小于装在内腔24内的干燥颗粒的粒度。这种颗粒用来吸水。
壳体11在相互径向相对的部位或按其他方式布置的部位具有槽形的、优选地大致为柱形壳形状的缺口，管子8穿过这些缺口。管子8从位于过滤/干燥单元10上方的开口端垂直向下伸向容器2的底面5。相应的直管段34在过滤/干燥单元10下方转变成一弯曲管段35，从该管段开始管子8以另一管段36再次经过过滤/干燥单元10旁边伸向上顶盖4并穿过所述上顶盖向外伸出。其中弯曲管段35分布在底面5的紧上方，特别地如图5所示。该弯曲管段在弯曲管段35离底面5最近的最深部位设有一抽吸孔37。该抽吸孔具有小的直径，并用来给在弯曲管段35内流动的制冷剂添加油。
如上所述的制冷剂收集器1工作如下：
在运行时，容器2垂直设置，亦即其管子7、8基本上垂直通入内腔9。柱形壁的中轴垂直延伸。制冷剂首先从制冷机通过管子7流入过滤/干燥单元，该过滤/干燥单元将内腔9分成一用作汽室的上部区域38和一用作液体收集器的下部区域39。制冷剂通常是由气态制冷剂、液态制冷剂和液态油颗粒组成的三相混合物。该混合物首先进入输入筐31，并经过槽32和孔33离开输入筐并到达致密包装的、优选为球形的干燥剂体。这里，混合物通过孔32流入底段28，该底段使流动径向向外偏转，使得混合物比较均匀、缓慢地流过固定在内腔24内的干燥剂包。液态组成部分，亦即液态制冷剂和油到达底段28，并沿该底段向外侧流出。液态制冷剂和油通过输出窗口19至23离开过滤/干燥单元10，然后在环25处向下流入由区域39形成的分腔。而气态制冷剂则主要汇集在内腔9的区域38内，并被通过管子8从内腔中抽出。
在过滤/干燥单元10下面形成由油和液态制冷剂组成的液体储备。由于密度不同，两者相互分开。这特别适用于采用CO2作为制冷剂时的情况。在底面5上方形成一具有油面41的油容量40，在油面上方是具有制冷剂液面43的液态制冷剂容量42。油面41至少位于抽吸孔37上方。制冷剂液面43至少位于边缘29的下方，优选地位于环25的下方。
在区域38内存在的蒸气制冷剂流过管段34和弯曲管段35，这时制冷剂通过抽吸孔37带走油液。抽吸孔37也可以看作渗透孔，该孔将管子8内的油限制在所希望低的程度上。必要时可以设置多个这种孔。此外，可以在弯曲管段35和防爆塞6之间设置例如金属网，金属毡等等形式的过滤器。
过滤/干燥单元10不仅用于干燥制冷剂，而且同时用于这样有效地分割内腔9，使得没有溅沫从有时可能沸腾的或由于外部运动而晃动的制冷剂容量42表面进入管段34的开口端内。用这种方法获得一种简单的带内置过滤/干燥单元10的组合制冷剂收集器。
带有过滤/干燥单元10的制冷剂收集器1具有一垂直布置的细长内腔，该内腔由过滤/干燥单元10分成一上部区域38和一下部区域39。流入的制冷剂通过管子7输送给过滤/干燥单元10，该过滤/干燥单元在其外围上具有输出窗口，该外围与制冷剂收集器1的容器2的壁3围成一较窄的缝隙。液态组成部分向下滴落并汇集在过滤/干燥单元下方。气态组成部分主要汇集在过滤/干燥单元10上方。

Claims (19)

1.制冷剂收集器(1)，具有：
直立的耐压容器(2)，该容器具有壁(3)、底面(5)和上顶盖(4)，所述壁、底面和上顶盖围成一内腔(9)；
通入内腔(9)的管子(7)，该管子具有一设置在内腔(9)内的末端(12)；
过滤/干燥单元(10)，该过滤/干燥单元连接在通入内腔(9)的管子(7)的位于内腔(9)内的末端(12)上，并设置在底面(5)上方一定距离处；
从内腔(9)中引出的管子(8)，该管子具有一设置在内腔(9)内过滤/干燥单元(10)上方的开口端，
其中所述过滤/干燥单元(10)在其外围上具有输出窗口(19、20、21、22、23)。
2.按权利要求1所述的制冷剂收集器，其特征在于，从内腔(9)中引出的管子(8)从该管子的开口端出发延伸至设置在底面(5)处的弯曲管段(35)，并接着上升、从容器(2)中伸出，其中在该弯曲管段(35)上设有至少一个抽吸孔(37)。
3.按权利要求1所述的制冷剂收集器，其特征在于，所述容器(2)的壁(3)做成柱形。
4.按权利要求1所述的制冷剂收集器，其特征在于，所述容器(2)的底面(5)做成圆拱形的。
5.按权利要求1所述的制冷剂收集器，其特征在于，所述容器(2)的上顶盖(4)做成平的，两根管子(7、8)并排插入容器(2)或从容器(2)中引出。
6.按权利要求1所述的制冷剂收集器，其特征在于，所述过滤/干燥单元(10)占据内腔(9)的整个横截面，并与壁围成一环形缝隙。
7.按权利要求1所述的制冷剂收集器，其特征在于，从内腔(9)中引出的管子(8)既可下降又可上升地在壁(3)和过滤/干燥单元(10)之间穿过。
8.按权利要求1所述的制冷剂收集器，其特征在于，所述过滤/干燥单元(10)具有一带一平的顶面(13)和一大致为柱形的外围(14)的壳体(11)，从该外围朝所述壁伸出间隔凸台，以用来抵靠在所述壁上支承该壳体。
9.按权利要求1所述的制冷剂收集器，其特征在于，所述过滤/干燥单元(10)具有一向上延伸的锥形底面(26)。
10.按权利要求1所述的制冷剂收集器，其特征在于，所述过滤/干燥单元(10)在其顶面(13)上具有一中心管接头，该接头与通入内腔(9)的管子(7)连接。
11.按权利要求10所述的制冷剂收集器，其特征在于，所述过滤/干燥单元(10)围成一容纳腔(24)，在该容纳腔内安装一直接连接在中心管接头上的带输入口(32、33)的输入筐(31)。
12.按权利要求11所述的制冷剂收集器，其特征在于，所述过滤/干燥单元(10)的输入口设计成宽度不大于干燥剂颗粒的粒度的孔(33)或槽(32)。
13.按权利要求1所述的制冷剂收集器，其特征在于，所述过滤/干燥单元(10)的输出窗口(19、20、21、22、23)几乎占据所述过滤/干燥单元(10)的整个外围。
14.按权利要求1所述的制冷剂收集器，其特征在于，所述过滤/干燥单元(10)的输出窗口(19、20、21、22、23)设有一过滤器(30)。
15.按权利要求14所述的制冷剂收集器，其特征在于，所述过滤/干燥单元(10)的过滤器(30)由一具有精细筛孔的高级合金钢网构成。
16.按权利要求1所述的制冷剂收集器，其特征在于，所述过滤/干燥单元(10)具有一由塑料制成的壳体(11)。
17.按权利要求16所述的制冷剂收集器，其特征在于，所述过滤/干燥单元(10)具有一底面，该底面与所述壳体(11)卡锁。
18.按权利要求1所述的制冷剂收集器，其特征在于，所述过滤/干燥单元(10)大致设置在内腔(9)高度的一半处或在高度一半的上面。
19.按权利要求2所述的制冷剂收集器，其特征在于，所述抽吸孔(37)设置在弯曲管段(35)的朝向底面(5)的下侧上。
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