CN112513545A - 可选地与共享壳体中的内部热交换器组合的蓄能器 - Google Patents

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Abstract

一种可选地与共享壳体(24)中的内部热交换器组合的蓄能器(28)，该蓄能器包括旋风分离器(12)，该旋风分离器用于分离制冷剂的气相和液相，并且其特征在于，旋风分离器(12)包括两个分开且弯曲的流动路径(14、16)，所述两个分开且弯曲的流动路径中的一个流动路径(14)从盖侧上的入口(18)径向向外地引导到蓄能器中，该入口的流动方向相比旋风分离器(12)的径向方向更接近轴向方向，并且所述两个流动路径中的另一流动路径(16、52)从背向盖(20)的端部向外引导。

Description

可选地与共享壳体中的内部热交换器组合的蓄能器
技术领域
本发明涉及一种具有旋风分离器的蓄能器，该旋风分离器用于分离制冷剂、特别是车辆空调系统的制冷剂的气相和液相。
空调系统通常包括制冷剂贮存器，在制冷剂贮存器中，液相借助于由旋风分离器产生的离心力与气相分离。这些贮存器也称为收集器，因为这些贮存器在气相被给送到制冷剂回路时收集并贮存可变量的液态制冷剂。蓄能器还具有在制冷剂进入制冷剂回路的进一步进程之前将限定量的油添加至制冷剂的气相的功能。
背景技术
例如，在US 2015/0345844 A1中描述了这样的蓄能器。对该蓄能器作出特别高的要求，尤其当使用通常被称为R744的液态二氧化碳作为制冷剂时。然而，应当强调的是，本发明也可以与其他制冷剂比如例如R134a和R1234yf结合使用。
除了同样已知的根据US 2009/0044563 A1的装置之外，前面提及的US 2015/0345844 A1还描述了一种径向旋风分离器，该径向旋风分离器给予制冷剂流旋转或螺旋的形式，使得气相可以与液相分离。然而，这种旋风分离器制造相对复杂，并且在组装期间存在相当大的损坏风险。因此，申请人将注意力转向具有轴向入口的旋风分离器。
发明内容
技术问题
在该背景下，本发明的目的是在制冷剂的气相的排出方面对蓄能器进行简化。
问题的解决方案
因此，蓄能器包括旋风分离器，该旋风分离器包括两个分开且弯曲的流动路径，所述两个分开且弯曲的流动路径中的一个流动路径从盖侧上的入口径向向外地引导到蓄能器中使得产生旋转流，该入口的流动方向相比旋风分离器的径向方向更接近轴向方向，并且所述两个分开且弯曲的流动路径中的另一流动路径从背向盖的端部至少主要径向地或至少主要轴向地引导离开蓄能器。在蓄能器不具有热交换器的情况下，制冷剂的气相由此到达蓄能器的外部。在蓄能器与热交换器组合的情况下，制冷剂的气相将从蓄能器流出到热交换器中。在蓄能器具有热交换器的情况下，所描述的另一流动路径切向地向外引导，使得所述另一流动路径具有径向部件，而在蓄能器不具有热交换器的情况下，所述另一流动路径同样可以大致轴向地从蓄能器引导出。在这一点应当提到的是，本发明特别涉及旋风分离器的设计。特别地，根据本发明的蓄能器可以与热交换器组合。热交换器可以被称为内部热交换器或一体化热交换器，因为蓄能器和热交换器设置在也可以称为压力容器的共享壳体中。在下文中主要提及蓄能器，但是必须理解的是，旋风分离器可以设置用于具有热交换器或不具有热交换器的蓄能器。
有利的是，这是轴向旋风分离器，因为入口具有相比旋风分离器的径向方向更接近于轴向方向的流动方向。特别地，在盖中形成的入口可以完全轴向地延伸。然后可以沿旋风分离器的方向设置倾斜的流动路径，以便使流偏转成如下所述的用于使流在旋风分离器中旋转的适当方向。倾斜的流动路径通常切向地延伸并且因此具有径向部件。
入口流基本上通过旋风分离器而旋转使得产生涡流，流径向向外地引导，并且制冷剂沿大致切向的方向离开旋风分离器。在本说明中参照旋风分离器的轴线以及轴向方向和径向方向的情况下，必须理解的是，旋风分离器的轴线本质上是描述了至少在一些部分中的圆形或螺旋形轨迹的流旋转轴线。
根据本发明，旋风分离器具有类似的第二流动路径，第二流动路径的入口背向收集器的盖，并且第二流动路径将制冷剂从蓄能器中引导出。在该区域中，换言之在背向盖的端部处，在蓄能器的底部上被提供油的制冷剂的气相可以沿大致轴向方向进入旋风分离器。这种流也可以通过适当的设计旋转，使得流在合适的位置处沿切向方向再次离开旋风分离器，并且随后离开蓄能器。在旋风分离器设置在具有热交换器的蓄能器中的情况下，随后可以沿大致切向方向且在设置有螺旋管的环形间隙中发生流动，例如以用于热交换。该流和旋转流增加了热交换器的输出。在蓄能器不具有热交换器的情况下，保持处于液体状态的制冷剂通过旋转流被移除。
由此，根据本发明的旋风分离器使大致相反方向上的两个流动路径在单个部件中组合，并且目前具有上述第二流动路径的盖的设计可以相当简化。因此，使用已经存在的螺旋体的背向盖的侧部、也就是说“另一”侧部。这进一步允许所需的空间减小，并且如果蓄能器的尺寸保持不变，则可以增大能够用于贮存制冷剂的容积。此外，可以使材料成本降低，并且可以使压力损失最小化。存在的其他优点在于：旋风分离器具有相对简单的结构并且可以以低成本制造、例如通过由塑料注塑模制制造。与具有切向入口管的径向旋风分离器相比，旋风分离器的组装也更容易，这是因为切向入口管不妨碍组装，并且根据本发明的轴向入口在组装期间是极不可能被损坏的。此外，标准化的旋风分离器可以用于不同尺寸的蓄能器。
在进一步的权利要求中描述了根据本发明的蓄能器的有利发展。
关于通向旋风分离器的盖侧入口，当前优选的是，该盖侧入口的轴线或流动方向在旋风分离器的轴向方向的约45度、优选地约25度内。
如果至少一个流动路径且优选地两个流动路径至少在一些部分中是螺旋形的(spiral)或螺旋状的(helical)，则实现在旋风分离器内特别可靠的流动。
优选地，旋风分离器的一个流动路径形成蓄能器的入口和/或另一流动路径的出口形成蓄能器的出口。为了将旋风分离器的至少一个流动路径的出口处的切向流动部件设计成相对于轴向流动部件是特别显著的，优选的是，至少一个流动路径的至少出口在旋风分离器的径向方向上比在轴向方向上明显延伸得更远。
旋风分离器的设计可以通过借助于单个分隔件、导引叶片或叶片将流动路径彼此分开保持特别简单。流动路径之间的任何分隔件通常螺旋状地或螺旋形地延伸。
特别地，不仅这样的单个分隔件而且限制轴向方向上流动的任何其他壁可以有利地在旋风分离器的至少一个出口处、特别是在蓄能器的入口处大致垂直于旋风分离器的轴线延伸。
如已经提到的，制造成本可以通过用塑料、特别是聚合物制造旋风分离器和/或对旋风分离器注塑模制或3D打印而保持特别低。然而，旋风分离器也可以由金属、复合材料或其他合适的材料构成。
因此，有利地，根据本发明的设计用于蓄能器的旋风分离器的新方法允许具有用于制冷剂的单个流动路径的盖的设置及其结构因此都是特别简单的。
如果盖以不对称的形式实施，则盖的组装可以设计为特别安全且无故障的。
附图说明
下面将更详细地说明如图中所示的本发明的示例性实施方式。图示：
图1是穿过根据本发明的蓄能器的部分的截面图，其中，该蓄能器具有热交换器和旋风分离器；
图2是根据图1的立体横截面图；
图3是在图1和图2的装置中使用的旋风分离器的图示；
图4是穿过根据本发明的蓄能器的截面图，其中，该蓄能器不具有热交换器；
图5是穿过根据图4的上部区域的截面图；
图6是在图4和图5的装置中使用的旋风分离器的立体图。
具体实施方式
如图1中可以看到的，具有热交换器10的根据本发明的蓄能器28最初包括外管24和盖20。在外管24内设置有螺旋管26，螺旋管26用于允许介质、通常是高温制冷剂通过，从旋风分离器流出且通常具有低温的制冷剂与该高温制冷剂交换热。由此，热交换器由外管24、第一中间管58、位于外管24与第一中间管58之间的螺旋管26、盖20以及图中不可见的底部形成。蓄能器位于中间管58内，并且盖20、底部和外管24形成用于与热交换器组合的蓄能器28的压力容器或压力容纳件。
因此，蓄能器28径向地设置内部，在蓄能器28的径向外部区域中，气相通过离心力与液相分离。这是由位于径向外侧的液滴指示的。在蓄能器28的未示出的下部区域中，限定量的油被添加至由箭头30指示的气流。如所提到的，在气体已经在内管32外侧且在中间管34内引导至下部区域之后，从该下部区域流出的气体被向上引导穿过蓄能器的内管32。
在内管32的(上部)出口处可以设置与内管32连接的偏转器(56，参见图2、图5和图6)。图1示出了旋风分离器12，要首先对用于旋风分离器12的入口进行描述。这通过在盖20中设置的流动路径被供以制冷剂，由此该流动路径相比旋风分离器的径向方向明显更接近轴向方向(图中的竖向方向)。制冷剂流通过分隔件22的适当设计而旋转，使得如箭头36所指示的制冷剂径向地流入蓄能器中并且液相被分离并贮存。已经对气相沿管32、34之间的箭头30的方向至旋风分离器的(下部)第二入口的流动进行了描述，旋风分离器的第二入口背向盖20。气相随后流动通过内管，并且如由箭头16所指示的，流动至热交换器，并且通过底部上的出口(未示出)离开蓄能器。这是用于高压介质的入口所在的地方。
根据本发明，气体由此根据附图从下方且大致居中地沿大致轴向方向进入旋风分离器12，并且通过旋风分离器的设计再次旋转，使得气体如由箭头16所指示的径向地流出蓄能器28并且流入螺旋管26的区域中。如可以看到的，旋风分离器12由此引起大致相反的方向上的两个流并且盖20可以相对简单地实施，这是因为盖20可以具有用于制冷剂的单个流动路径并且视情况可以是用于高压介质的出口38，该出口38在图中可以看到是大致竖向的，但是相对简单地实施。
图1中所示的结构的一部分在图2中再次示出。可以看到盖20、连接至盖20的旋风分离器、旋风分离器的第一流动路径14、第二流动路径16以及位于第一流动路径14与第二流动路径16之间的分隔件22。第一流动路径14从入口18大致朝向观察者延伸，使得气流(如从盖看到的)沿下述的窗口42的方向逆时针旋转。相反，来自内管32的流顺时针旋转并且在某种程度上通过通向热交换器的螺旋管26的窗口40离开旋风分离器12。为第一流动路径14设置有类似的窗口42，混合的气体和流体流通过窗口42流动到蓄能器中并且特别地流动到流体被分离的区域中。附图还示出了：外管24、螺旋管26、蓄能器28的外管58、中间管34、内管32和旋风分离器12全部都是同轴布置的，但是同样可以设想的是，所述部件中的仅一些部件或仅两个部件是彼此同轴布置的。
图3仅示出旋风分离器12，并且可以看到旋风分离器12的入口18和窗口40，窗口40从蓄能器28引出至热交换器并形成蓄能器的出口。对于限定的组装而言，旋风分离器12包括套环或凸缘44，并且可以看到旋风分离器的大致筒形的设计以及流动路径的螺旋形式，该流动路径的螺旋形式是在入口18的外侧由旋风分离器的顶侧部引起的。
图4中示出的不具有热交换器的收集器100依次包括盖20、旋风分离器12、外管24和中间管34，中间管34也可以被偏心地设置。外管24设置有底部46，底部46可以是单独的部件。盖20包括具有必要的入口开口和出口开口的配件，并且在所示的情况下，盖20的设计与图1和图2的盖相同。实际的蓄能器的入口和出口一体化到旋风分离器12。
图5中更精确地示出了盖20和旋风分离器12(也可参见图6)。此外，48是具有蓄能器出口的配件，并且50是具有蓄能器入口的配件。用于入口流的流动路径14与图1类似地指示，并且流动路径14将混合的气体和流体流以大致螺旋的形式通过窗口42引导至中间管34的外侧，以便在此通过由螺旋流产生的离心力将液相分离。如由箭头30所指示的，气相朝底部的方向被吸入在中间管34与内管32之间，两个管32、34在底部处被连接。在附图中，在该下部位置处还设置有具有一体化的过滤器的分配器，油可以通过该分配器进入以将限定量的油添加至制冷剂的气相。此外，应当提到的是，两个管32、34还借助于偏转器(56，参见图6)在旋风分离器12的区域中彼此连接。特别地，在所示的情况下，内管32和中间管34与下述的偏转器连接，并且中间管34的上端部位于相对于偏转器的限定位置中。
气相通过内管32朝蓄能器的出口48的方向被引导。在进一步的进程中，使用存在于旋风分离器中的用于入口流14的螺旋形轨迹的相反侧，以便将气态制冷剂引导至(在这种情况下)中央出口48，如由箭头52所指示的。该出口基本上对应于图2和图3中的窗口40。在所示的情况下，旋风分离器在旋风分离器的指向盖20的端部处具有扩张的套环54，盖20的相应倾斜部分被插到扩张的套环54中。然而，也可以设想用于该连接的其他设计。在背向盖20的相反端部处，旋风分离器12的底侧部以圆形凹面的形式实施，以便使由箭头30所指示的流在该区域中以适当的方式偏转。
此外，该目的还通过在图6中也可见且围绕圆周以规则的间隔分布的偏转器56来实现。偏转器56形成在单独的部件上，这尤其允许旋风分离器12例如借助于注塑模制来制造，但是旋风分离器12与偏转器部件组合以形成单个单元。具有偏转器56的部件也可以设置在图1和2的实施方式中并且在图2中标识出。
图6还示出了窗口42，该窗口42在这种情况下通向蓄能器的内部，并且制冷剂通过窗口42离开旋风分离器12，使得在进一步的流动进程中，由于离心力的作用，可以发生流体的分离。
工业实用性
本发明涉及一种具有旋风分离器的蓄能器，该旋风分离器用于分离制冷剂、特别是车辆空调系统的制冷剂的气相和液相。

Claims (10)

1.一种可选地(10)与共享壳体(24)中的内部热交换器组合的蓄能器(28、100)，所述蓄能器(28、100)具有旋风分离器(12)，所述旋风分离器(12)用于分离制冷剂的气相和液相，其特征在于，所述旋风分离器(12)包括两个分开且弯曲的流动路径(14、16、52)，所述两个分开且弯曲的流动路径中的一个流动路径(14)从盖侧上的入口(18)径向向外地引导到所述蓄能器中，所述入口(18)的流动方向相比于所述旋风分离器(12)的径向方向更接近轴向方向，并且所述两个分开且弯曲的流动路径中的另一流动路径(16、52)从背向盖(20)的端部向外引导。
2.根据权利要求1所述的可选地(10)与共享壳体(24)中的内部热交换器组合的蓄能器(28、100)，其特征在于，所述旋风分离器在所述入口(18)处的流动方向在所述旋风分离器(12)的所述轴向方向的45度内。
3.根据权利要求1所述的可选地(10)与共享壳体(24)中的内部热交换器组合的蓄能器(28、100)，其特征在于，至少一个流动路径且优选地两个流动路径(14、16)至少在一些部分中是螺旋形的。
4.根据权利要求1所述的可选地(10)与共享壳体(24)中的内部热交换器组合的蓄能器(28、100)，其特征在于，所述旋风分离器(12)的流动路径(14)的出口(40、42)形成所述蓄能器的入口和/或所述另一流动路径(16、52)的出口形成所述蓄能器的出口。
5.根据权利要求1所述的可选地(10)与共享壳体(24)中的内部热交换器组合的蓄能器(28、100)，其特征在于，所述流动路径(14、16、52)通过单个的分隔件(22)彼此分开。
6.根据权利要求1所述的可选地(10)与共享壳体(24)中的内部热交换器组合的蓄能器(28、100)，其特征在于，分隔件(22)以大致垂直于所述旋风分离器(12)的轴线的方式定向在至少一个出口(40、42)处。
7.根据权利要求1所述的可选地(10)与共享壳体(24)中的内部热交换器组合的蓄能器(28、100)，其特征在于，所述旋风分离器(12)是以塑料、特别是聚合物实施的。
8.根据权利要求1所述的可选地(10)与共享壳体(24)中的内部热交换器组合的蓄能器(28、100)，其特征在于，所述旋风分离器(12)是注塑模制或3D打印的。
9.根据权利要求1所述的可选地(10)与共享壳体(24)中的内部热交换器组合的蓄能器(28、100)，其特征在于，所述盖(20)具有用于制冷剂的单个流动路径。
10.根据权利要求1所述的可选地(10)与共享壳体(24)中的内部热交换器组合的蓄能器(28、100)，其特征在于，所述盖(20)是以不对称的形式实施的。
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