DE102005046783A1

DE102005046783A1 - Filtertrockner für zwei Durchflussrichtungen

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Publication number: DE102005046783A1
Application number: DE102005046783A
Authority: DE
Inventors: Peter Aue; Ali Rahmani-Nejad; Bernd Dr. Kowanz
Original assignee: Emerson Electric GmbH and Co OHG
Current assignee: Emerson Electric GmbH and Co OHG
Priority date: 2005-09-29
Filing date: 2005-09-29
Publication date: 2007-04-05

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Filterung und/oder Trocknung eines die Vorrichtung durchfließenden Kältemittels, mit einem Gehäuse und einem in dem Gehäuse angeordneten, ein das Kältemittel filterndes und/oder trocknendes Material aufweisenden Blockeinsatz, wobei die Vorrichtung in zwei Durchflussrichtungen bestimmungsgemäß verwendbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Filterung und/oder Trocknung eines die Vorrichtung durchfließenden Kältemittels, mit einem Gehäuse und einem in dem Gehäuse angeordneten, ein das Kältemittel filterndes und/oder trocknendes Material aufweisenden Blockeinsatz.

Derartige Vorrichtungen sind grundsätzlich bekannt und werden in Kältemaschinen, z.B. Wärmepumpen oder Klimaanlagen, eingesetzt, um dem Kältemittelkreislauf Wasser, Säure und/oder feste Verunreinigungen, wie zum Beispiel Schmutzpartikel, zu entziehen und dadurch einen sicheren und störungsfreien Betrieb der Kältemaschine sicherzustellen. Eine Vorrichtung, die das Kältemittel sowohl filtert als auch trocknet, wird auch als Filtertrockner bezeichnet.

Grundsätzlich wird zwischen hermetischen Filtertrocknern, bei denen sich der Blockeinsatz nicht austauschen lässt und die daher bei einem Defekt oder nachlassender Filtereigenschaft komplett ausgewechselt werden müssen, und Filtertrocknern mit einem austauschbaren Blockeinsatz unterschieden, bei denen bei Bedarf nur der Blockeinsatz ausgewechselt zu werden braucht.

Hermetische Filtertrockner kommen in unidirektionalen oder bidirektionalen Ausführungen vor, d.h. sie entfalten ihre Filter- bzw. Trockenleistung entweder in einer Durchflussrichtung oder in zwei Durchflussrichtungen des Kältemittels. Bidirektionale hermetische Filtertrockner sind bis zu einer Blockeinsatzgröße von 30 auf dem Markt erhältlich, wobei die Block einsatzgröße aus dem Volumen des Blockeinsatzes in Inch³ abgeleitet ist und einen Hinweis nicht nur auf die Abmessungen des Blockeinsatzes, sondern auch auf die Filter- bzw. Trockenleistung gibt.

Bekannte Filtertrockner mit austauschbarem Blockeinsatz sind in Blockeinsatzgrößen von 42 oder größer erhältlich. Diese Filtertrockner arbeiten jedoch nur unidirektional, d.h. sie entfalten ihre Filter- bzw. Trockenleistung ausschließlich in einer Durchflussrichtung des Kältemittels. Derartige unidirektionale Filtertrockner sind nur bedingt für einen Einsatz in bidirektionalen Kältemaschinen geeignet, d.h. also in solchen Kältemaschinen, bei denen sich die Flussrichtung des Kältemittels in Abhängigkeit davon, ob die Kältemaschine heizen oder kühlen soll, umkehrt, da die Einkopplung eines unidirektionalen Filtertrockners in eine bidirektionale Kältemaschine mittels einer aufwändigen Anordnung von ventilgesteuerten Bypassleitungen erfolgen muss, durch welche sicherstellt ist, dass das Kältemittel auch bei einer Umkehr der Flussrichtung im Kältemittelkreislauf in genau der Richtung durch den Filtertrockner hindurchfließt, in welcher der Filtertrockner seine Filter- bzw. Trockenleistung entfaltet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Filterung und/oder Trocknung von Kältemittel zu schaffen, welche auf einfachere Weise in eine bidirektionale Kältemaschine mit erhöhter Heiz- bzw. Kühlleistung integrierbar ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Die Vorrichtung nach Anspruch 1 umfasst ein Gehäuse und einen austauschbar in dem Gehäuse angeordneten, ein das Kältemittel filterndes und/oder trocknendes Material aufweisenden Blockeinsatz, und ist in zwei Durchflussrichtungen bestimmungsgemäß verwendbar.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung handelt es sich also um eine bidirektionale Vorrichtung mit austauschbarem Blockeinsatz. Eine Filterung bzw. Trocknung des Kältemittels erfolgt mit anderen Worten sowohl, wenn das Kältemittel die Vorrichtung in einer ersten Richtung durchfließt, als auch, wenn das Kältemittel die Vorrichtung in einer zweiten, insbesondere in der zur ersten Richtung entgegengesetzten, Richtung durchfließt.

Weist der Blockeinsatz ausschließlich Filter- oder Trocknungseigenschaften auf, so kann die erfindungsgemäße Vorrichtung als ein bidirektionaler Filter bzw. Trockner bezeichnet werden. Ist hingegen sowohl eine Filterung als auch eine Trocknung des Kältemittels vorgesehen ist, so handelt es sich erfindungsgemäß um einen bidirektionaler Filtertrockner.

Aufgrund ihrer Bidirektionalität eignet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung besonders gut für einen Einsatz in bidirektionalen Kältemaschinen, d.h. in solchen Kältemaschinen, bei denen eine Umkehr der Flussrichtung des Kältemittels vorgesehen ist. Da die erfindungsgemäße Vorrichtung bereits von sich aus für einen Betrieb mit wechselnden und insbesondere sich umkehrenden Durchflussrichtungen ausgelegt ist, müssen bei einem Einbau der Vorrichtung in eine bidirektionale Kältemaschine – anders als bei herkömmlichen unidirektionalen Filtertrocknern mit austauschbaren Blockeinsätzen – keine zusätzlichen baulichen Maßnahmen, beispielsweise in Form von zusätzlichen ventilgesteuerten Bypassleitungen, vorgenommen werden, um sicherzustellen, dass der Filtertrockner stets nur in einer Richtung durchströmt wird. Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung lässt sich die Filterung bzw. Trocknung des Kältemittels einer bidirektio nalen Kältemaschine also wesentlich einfacher und somit mit einem erheblich reduzierten wirtschaftlichen Aufwand realisieren.

Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung zu entnehmen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Blockeinsatz hohlzylindrisch mit einem Innendurchmesser im Bereich von 40 bis 60 mm, einem Außendurchmesser im Bereich von 79 bis 123 mm und einer axialen Länge im Bereich von 130 bis 166 mm ausgebildet. Dadurch eignet sich die Vorrichtung besonders gut für einen Einsatz in einer Kältemaschine mit einer erhöhten Heiz- bzw. Kühlleistung, z.B. von mehr als 30 kW und insbesondere von mehr als 50 kW.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist eine Ventilanordnung vorgesehen, um den Kältemittelfluss durch die Vorrichtung so zu steuern, dass das Kältemittel unabhängig von der Durchflussrichtung nur in einer Richtung durch den Blockeinsatz strömt. Durch die Ventilanordnung wird also verhindert, dass das Kältemittel bei einer Umkehr der Durchflussrichtung entgegen einer Soll-Strömungsrichtung durch den Blockeinsatz strömt und dabei in dem Blockeinsatz festgehaltene Schmutzpartikel wieder aus diesem heraus spült.

Vorteilhafterweise ist die Ventilanordnung in dem Gehäuse untergebracht. Dadurch wird eine besonders kompakte Bauweise der Vorrichtung erreicht. Zum Beispiel kann die Baugröße der Vorrichtung mit der Baugröße eines herkömmlichen Filtertrockners ähnlicher Filter- bzw. Trockenleistung vergleichbar sein. Idealerweise entspricht die äußere Form der Vorrichtung der Form eines herkömmlichen Filtertrockners mit vergleichbarer Filter- bzw. Trockenleistung. Dadurch ist der Einbau der Vorrichtung in eine bidirektionale Kältemaschine eines bereits bestehenden Typs oder die Substitution eines unidirektionalen Filtertrockners durch eine bidirektionale Vorrichtung noch weiter vereinfacht.

Eine noch kompaktere Bauweise der Vorrichtung wird erreicht, wenn die Ventilanordnung in einen Einsatzhalter zur Fixierung und Abdichtung des Blockeinsatzes bezüglich des Gehäuses integriert ist.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Ventilanordnung mindestens vier Rückschlagventile. Mit einer derartigen Anzahl von Rückschlagventilen lässt sich gewährleisten, dass das Kältemittel unabhängig von der Durchflussrichtung durch die Vorrichtung stets nur in der Sollrichtung durch den Blockeinsatz strömt.

Vorteilhafterweise sind die Rückschlagventile in zwei in Richtung einer Längsmittelachse des Gehäuses zueinander beabstandeten Ventilgruppen angeordnet.

Die Rückschlagventile der beiden Ventilgruppen können dabei bezüglich einer zu der Längsmittelachse senkrechten Ebene spiegelverkehrt ausgebildet sein.

Vorzugsweise umfasst jede Ventilgruppe mindestens ein Rückschlagventil, welches in einer vorgegebenen Durchflussrichtung des Kältemittels geöffnet werden kann, und mindestens ein anderes Rückschlagventil, welches in der vorgegebenen Durchflussrichtung des Kältemittels sperrt. Jede Ventilgruppe kontrolliert mit anderen Worten zwei Kältemittelwege derart, dass das durch die Vorrichtung hindurch strömende Kältemittel in Abhängigkeit von der Durchflussrichtung jeweils nur durch einen von ihnen fließen kann.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst jede Ventilgruppe mindestens ein erstes Rückschlagventil, welches den Durchgang von Kältemittel durch den, beispielsweise hohlzylindrisch ausgebildeten, Blockeinsatz steuert, und mindestens ein zweites Rückschlagventil, welches eine Umgehung des Blockeinsatzes für das Kältemittel steuert.

Vorteilhafterweise sind die ersten und zweiten Rückschlagventile derart ausgebildet, dass jeweils das erste Rückschlagventil der in Durchflussrichtung gesehen stromaufwärts gelegenen Ventilgruppe sowie das zweite Rückschlagventil der stromabwärts gelegenen Ventilgruppe durch das Kältemittel geöffnet werden können, während das zweite Rückschlagventil der stromaufwärts gelegenen Ventilgruppe sowie das erste Rückschlagventil der stromabwärts gelegenen Ventilgruppe durch das Kältemittel geschlossen werden.

Auf diese Weise ist sichergestellt, dass das in die Vorrichtung hinein fließende Kältemittel unabhängig von seiner Durchflussrichtung zunächst in den Hohlraum des Blockeinsatzes gelangt und von dort den Blockeinsatz durchströmt, um dann über das zweite Rückschlagventil der stromabwärts gelegenen Ventilgruppe in Richtung des Kältemittelauslasses der Vorrichtung fließen zu können. Dadurch, dass das Kältemittel den Blockeinsatz stets von innen nach außen durchströmt, ist sichergestellt, dass aus dem Kältemittel herausgefilterte Schmutzpartikel im Bereich der Innenseite des Blockeinsatzes festgehalten werden. Dies ermöglicht einen besonders sauberen Austausch eines verbrauchten Blockeinsatzes.

Grundsätzlich ist es jedoch ebenso denkbar, die Rückschlagventile so auszubilden, dass das Kältemittel in umgekehrter Richtung, d.h. von außen nach innen, durch den Blockeinsatz strömen kann.

Vorteilhafterweise ist der Blockeinsatz zwischen zwei identisch ausgebildeten Abschnitten des Einsatzhalters gehalten. Die Verwendung von identischen Bauteilen vereinfacht die Konstruktion der Vorrichtung und erleichtert sowohl den Zusammenbau der Vorrichtung als auch den Austausch des Blockeinsatzes.

Jeder Einsatzhalterabschnitt kann eine an dem Blockeinsatz anliegende Grundplatte sowie einen von dem Blockeinsatz weg weisenden und im Wesentlichen U-förmig umgebogenen Kragen umfassen, dessen innerer Schenkel mit der Grundplatte verbunden ist und dessen äußerer Schenkel an dem Gehäuse anliegt. Derartige Einsatzhalterabschnitte sorgen nicht nur für eine sichere Fixierung des Blockeinsatzes in dem Gehäuse, sondern auch für eine wirksame Abdichtung des Blockeinsatzes bezüglich des Gehäuses.

Darüber hinaus ermöglichen die Einsatzhalterabschnitte eine besonders einfache Konstruktion und platzsparende Unterbringung von Rückschlagventilen zur Steuerung des Kältemittelflusses in dem Gehäuse. Beispielsweise kann wenigstens ein Rückschlagventil in die Grundplatte jedes Einsatzhalterabschnitts und wenigstens ein Rückschlagventil in den Kragen jedes Einsatzhalterabschnitts integriert sein.

Vorteilhafterweise ist das Rückschlagventil der Grundplatte durch eine mindestens eine Öffnung der Grundplatte verschließende Abdeckplatte gebildet, welche entgegen der Rückstellkraft einer Feder, z.B. einer Schraubendruckfeder, von der Öffnung abhebbar ist. Ein derartiges Zusammenspiel von Grundplatte, Öffnung, Abdeckplatte und Feder stellt eine besonders einfache und platzsparende Form von Rückschlagventil dar.

In Abhängigkeit von der erwünschten Kühlmittel-Durchflussrate können mehrere bzw. entsprechend große Öffnungen in der Grundplatte vorgesehen sein, die durch eine gemeinsame Abdeckplatte verschließbar sind. Alternativ ist es auch möglich, mehrere separate Rückschlagventile in die Grundplatte zu integrieren, d.h. also mehrere federbeaufschlagte Abdeckplatten und entsprechend zugeordnete Öffnungen in der Grundplatte vorzusehen.

Das Rückschlagventil des Kragens ist bevorzugt durch ein vorgespanntes, mindestens eine Öffnung des inneren Kragenschenkels verschließendes Abdeckblech gebildet, welches entgegen seiner Vorspannung von der Öffnung abhebbar ist. Diese Form von Rückschlagventil zeichnet sich ebenfalls durch eine besonders einfache und platzsparende Bauweise aus. Außerdem gilt auch hier, dass ein Abdeckblech mehrere Öffnungen des inneren Kragenschenkels verschließen kann oder dass mehrere Abdeckbleche zum Verschließen entsprechender Öffnungen vorgesehen sein können.

Vorteilhafterweise ist der Einsatzhalter zusammen mit dem Blockeinsatz aus dem Gehäuse entnehmbar. Dies erleichtert nicht nur den Austausch des Blockeinsatzes, sondern gegebenenfalls auch eine Reparatur eines defekten Rückschlagventils.

Weiterer Gegenstand der Erfindung ist außerdem eine Vorrichtung zur Filterung und/oder Trocknung eines die Vorrichtung durchfließenden Kältemittels, mit einem nicht zu öffnenden Gehäuse und einem in dem Gehäuse angeordneten, ein das Kältemittel filterndes und/oder trocknendes Material aufweisenden Blockeinsatz, wobei die Vorrichtung in zwei Durchflussrichtungen bestimmungsgemäß verwendbar ist und der Block einsatz hohlzylindrisch ausgebildet ist und einen Innendurchmesser im Bereich von 40 bis 60 mm, einen Außendurchmesser im Bereich von 79 bis 123 mm und eine axiale Länge im Bereich von 130 bis 166 mm aufweist.

Der Ausdruck "nicht zu öffnendes Gehäuse" ist hier so zu verstehen, dass das Gehäuse nicht geöffnet werden kann, ohne die Vorrichtung dabei zu zerstören. Der Blockeinsatz kann folglich nicht zu Austauschzwecken oder anderen Gründen aus dem Gehäuse entnommen werden. Stattdessen muss bei Bedarf die gesamte Vorrichtung ausgewechselt werden. Sofern die Vorrichtung sowohl filtert als auch trocknet, handelt es sich also um einen bidirektionalen hermetischen Filtertrockner.

Die Steuerung des Kältemittelflusses innerhalb der Vorrichtung kann durch eine Ventilanordnung der voranstehend beschriebenen Art erfolgen. Ebenso kann auch die Lagerung des Blockeinsatzes in dem Gehäuse mittels des voranstehend beschriebenen Einsatzhalters erfolgen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer vorteilhaften Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. Es zeigen:
1 eine Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer schematischen Darstellung des Strömungsweges eines die Vorrichtung durchfließenden Kältemittels; und
2 die Vorrichtung von 1 bei umgekehrter Durchflussrichtung des Kältemittels.
Bei der in den Figuren dargestellten Vorrichtung handelt es sich um einen bidirektionalen Filtertrockner zur Filterung und Trocknung eines Kältemittels einer Kältemaschine, welches den Filtertrockner in zwei Durchflussrichtungen 10, 12 durchlaufen kann.
Der Filtertrockner umfasst ein hohlzylindrisches Gehäuse 14, welches an seiner einen Stirnseite durch eine Stirnwand 16 verschlossen und an seiner anderen Stirnseite durch einen abnehmbaren Gehäusedeckel 18 verschließbar ist.
Grundsätzlich ist es auch möglich, den Gehäusedeckel 18 unlösbar mit dem Gehäuse 14 zu verbinden. Man erhält auf diese Weise einen bidirektionalen hermetischen Filtertrockner, dessen Blockeinsatz 26 sich nicht austauschen lässt.
An der Stirnwand 16 ist ein sich konzentrisch zur Längsmittelachse 20 des Gehäuses 14 erstreckender Stutzen 22 ausgebildet, welcher je nach Durchflussrichtung 10, 12 einen Auslass bzw. Einlass für das Kältemittel bildet. Im Bereich des Gehäusedeckels 18 ist ein zweiter Stutzen 24 an dem Gehäuse 14 ausgebildet, welcher sich quer zur Längsmittelachse 20 erstreckt und je nach Durchflussrichtung 10, 12 als Einlass bzw. Auslass für das Kältemittel dient.
In dem Gehäuse 14 ist ein Blockeinsatz 26 entnehmbar gelagert, welcher hohlzylindrisch ausgebildet ist und einen Innendurchmesser im Bereich von 40 bis 60 mm, einen Außendurchmesser im Bereich von 79 bis 123 mm und eine axiale Länge im Bereich von 130 bis 166 mm aufweist. Bei einem Blockeinsatz mit derartigen Abmessungen kann es sich z.B. um einen Blockeinsatz der Blockeinsatzgröße 42, 48 oder 100 handeln.
Der Blockeinsatz weist sowohl ein Molekularsieb, durch welches dem Kältemittel Wasser entziehbar ist, als auch aktiviertes Aluminiumoxid auf, um Säure und Schmutzpartikel aus dem Kältemittel zu entfernen. Alternativ kann der Blockeinsatz entweder ein Molekularsieb oder aktiviertes Aluminiumoxid umfassen.
Das Molekularsieb weist eine selbst bei geringem Feuchtigkeitsgehalt und erhöhter Temperatur des Kältemittels schnelle und hohe Trockenwirkung auf, die vom Ölgehalt des Kältemittels unabhängig ist. Aluminiumoxid verfügt dagegen über ein besonders gutes Säurebindungsvermögen und eine hervorragende Filtrierfähigkeit. Durch eine entsprechende Mischung von Molekularsieb und Aluminiumoxid ist es daher möglich, für jeden Anwendungsfall einen Filtertrockner mit optimaler Wirkung zu entwickeln.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich um einen Blockeinsatz 26 der Blockeinsatzgröße 48. Unter entsprechender Anpassung der Konstruktion des Filtertrockners ist es jedoch ohne weiteres möglich, auch einen Blockeinsatz einer anderen Größe zu verwenden, z.B. einer Blockeinsatzgröße von 42 oder 100.
Der Blockeinsatz 26 ist mit Hilfe eines Einsatzhalters in dem Gehäuse 14 fixiert, welcher zusammen mit dem Blockeinsatz 26 aus dem Gehäuse 14 entnehmbar ist. Der Einsatzhalter umfasst zwei miteinander verbundene Einsatzhalterabschnitte 28, 30, zwischen denen der Blockeinsatz 26 gehalten ist. Die beiden Einsatzhalterabschnitte 28, 30 sind identisch ausgebildet und bezüglich einer zur Längsmittelachse 20 senkrechten Ebene spiegelverkehrt zueinander angeordnet.
Jeder Einsatzhalterabschnitt 28, 30 umfasst eine zur Längsmittelachse 20 im Wesentlichen senkrecht orientierte kreisförmige Grundplatte 32, an deren Rand ein sich im Wesentlichen rechtwinklig zur Grundplatte 32 erstreckender, ringförmig umlaufender Kragen 34 ausgebildet ist.
Der Kragen 34 weist ein im Wesentlichen U-förmiges Profil auf und umfasst einen inneren Kragenschenkel 36 und einen äußeren Kragenschenkel 38. Der innere Kragenschenkel 36 geht aus der Grundplatte 32 hervor, und der äußere Kragenschenkel 38 ist über eine Kragenbasis 40 mit dem inneren Kragenschenkel 36 verbunden. Die Kragenbasis 40 umfasst einen an den inneren Kragenschenkel 36 angrenzenden geraden Abschnitt 42, welcher senkrecht zur Längsmittelachse 20 orientiert ist, und einen an den äußeren Kragenschenkel 38 angrenzenden schrägen Abschnitt 44.
Der innere Durchmesser des Kragens 34, d.h. der Durchmesser im Bereich des inneren Kragenschenkels 36, entspricht in etwa dem Außendurchmesser des Blockeinsatzes 26, wohingegen der Außendurchmesser des Kragens 34, d.h. der Kragendurchmesser im Bereich des äußeren Kragenschenkels 38, an den Innendurchmesser des Gehäuses 14 angepasst ist.
Die Grundplatte 32 jedes Einsatzhalterabschnitts 28, 30 weist eine vom Kragen 34 wegweisende kreisförmige Erhöhung 46 auf, deren Durchmesser an den Innendurchmesser des Blockeinsatzes 26 angepasst ist. Die Einsatzhalterabschnitte 28, 30 liegen derart an den Stirnseiten des Blockeinsatzes 26 an, dass die Erhöhungen 46 der Grundplatten 32 passgenau in das Innere des Blockeinsatzes 26 hineinragen. Durch die in den Blockeinsatz 26 hineinragenden Erhöhungen 46 sind die Einsatzhalterabschnitte 28, 30 und der Blockeinsatz 26 gegen eine Relativbewegung quer zur Längsmittelachse 20 gesichert.
Zur Abdichtung des Einsatzhalters gegenüber dem Blockeinsatz 26 sind zwischen den Stirnseiten des Blockeinsatzes 26 und den Grundplatten 32 der Einsatzhalterabschnitte 28, 30 in den Figuren nicht dargestellte kreisringförmige Dichtungen vorgesehen.
Im Bereich der Gehäusestirnwand 16 ist eine entlang der Innenseite des Gehäuses 14 umlaufende Schulter 48 vorgesehen, die eine quer zur Längsmittelachse 20 orientierte Oberseite 50 aufweist.
Die Schulter 48 dient zum Abstützen des zur Stirnwand 16 weisenden, in der Zeichnung unteren, Einsatzhalterabschnitts 28. Dabei sitzt der gerade Abschnitt 42 der Kragenbasis 40 des unteren Einsatzhalterabschnitts 28 auf der Oberseite 50 der Schulter 48 auf. Der äußere Kragenschenkel 38 liegt an der Innenseite des Gehäuses 14 an. In einem durch die Schulter 48 und den schrägen Abschnitt 44 der Kragenbasis 40 begrenzten Hohlraum 51 ist ein Dichtungsring 52 angeordnet, um den Einsatzhalterabschnitt 28 kältemitteldicht gegenüber dem Gehäuse 14 abzudichten.
Ähnlich wie der untere Einsatzhalterabschnitt 28 stützt sich der zum Gehäusedeckel 18 weisende, in der Zeichnung obere, Einsatzhalterabschnitt 30 an einem Schulterring 54 ab. Dieser weist eine quer zur Längsmittelachse 20 orientierte Unterseite 56 auf, an welcher der gerade Abschnitt 42 der Kragenbasis 40 des oberen Einsatzhalterabschnitts 30 anliegt. Der äußere Kragenschenkel 38 des oberen Einsatzhalterabschnitts 30 liegt wie der des unteren Einsatzhalterabschnitts 28 an der Innenseite des Gehäuses 14 an. Entsprechend ist ein Dichtungsring 52 in einem durch den Schulterring 54 und den schrägen Abschnitt 44 der Kragenbasis 40 des oberen Einsatzhalterabschnitts 30 begrenzten Hohlraum 51 angeordnet.
Im Unterschied zu der unteren Schulter 48 ist der Schulterring 54 nicht fest mit dem Gehäuse 14 verbunden, sondern in Richtung der Längsmittelachse 20 bezüglich des Gehäuses 14 verschiebbar. An seiner von dem oberen Einsatzhalterabschnitt 30 wegweisenden Oberseite 58 wird der Schulterring 54 durch eine Schraubendruckfeder 60 beaufschlagt, welche bei Befestigung des Gehäusedeckels 18 an dem Gehäuse 14 komprimiert wird. Die komprimierte Schraubendruckfeder 60 drückt den Schulterring 54 in Richtung der Stirnwand 16, wodurch der Einsatzhalter mitsamt dem Blockeinsatz 26 zwischen dem Schulterring 54 und der Schulter 48 eingeklemmt und somit in dem Gehäuse 14 fixiert wird.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Schraubendruckfeder 60 eine zylindrische Gestalt auf. Alternativ kann die Schraubendruckfeder 60 aber auch konisch ausgebildet sein und sich ausgehend von ihrer zum Schulterring 54 weisenden Seite in Richtung des Gehäusedeckels 18 verjüngen.
Jeder Einsatzhalterabschnitt 28, 30 weist jeweils zwei Arten von Rückschlagventilen auf, die den Kältemittelfluss durch den Filtertrockner steuern.
Eine erste Art von Rückschlagventil ist durch eine Abdeckplatte 62 gebildet, die im geschlossenen Zustand des Ventils mehrere nicht gezeigte Öffnungen der Erhöhung 46 der Grundplatte 32 jedes Einsatzhalterabschnitts 28, 30 verschließt und die zur Öffnung des Ventils entgegen der Rückstellkraft einer Feder 64 von der Erhöhung 46 der Grundplatte 32 abgehoben werden kann. Die Abdeckplatte 62 ist an der zum Inneren des Blockeinsatzes 26 weisenden Seite der Grundplatte 32 angeordnet und verschiebbar an einem an der Grundplatte 32 fest verankerten Lagerstift 66 gelagert, welcher sich in Richtung der Längsmittelachse 20 erstreckt und in das Innere des Blockeinsatzes 26 hineinragt.
Durch Kältemittel, welches die Abdeckplatte 62 durch die Öffnungen der Grundplatte 32 hindurch beaufschlagt, ist die Abdeckplatte 62 in Richtung des Inneren des Blockeinsatzes 26 von der Grundplatte 32 abhebbar, wodurch das Rückschlagventil geöffnet wird.
Obwohl bei der dargestellten Ausführungsform jeder Einsatzhalterabschnitt 28, 30 jeweils nur ein Rückschlagventil des ersten Typs aufweist, sei darauf hingewiesen, dass jeder Einsatzhalterabschnitt 28, 30 auch mit mehreren Rückschlagventilen dieses Typs versehen sein kann.
Eine zweite Art von Rückschlagventil ist in dem Kragen 34 jedes Einsatzhalterabschnitts 28, 30 integriert. Die Rückschlagventile dieses zweiten Typs sind durch in dem inneren Kragenschenkel 36 vorgesehene Öffnungen 68 und vorgespannte Abdeckbleche 70 gebildet, welche die Öffnungen 68 im geschlossenen Ventilzustand verschließen und zur Öffnung des Rückschlagventils entgegen ihrer Vorspannung von den Öffnungen 68 abgehoben werden können.
Jeweils zwei benachbarten Öffnungen 68 ist ein Abdeckblech 70 zugeordnet, welches aus einem planen Federstahlblech gebildet ist. Das Abdeckblech 70 ist in einem zwischen den benachbarten Öffnungen 68 liegenden Bereich an der krümmungsinneren Seite des inneren Kragenschenkels 36 befestigt. Die Fixierung des Abdeckblechs 70 an dem inneren Kragenschenkel 36 erfolgt also in einem mittleren Bereich des Abdeckblechs 70. Aufgrund seiner Verformbarkeit passt sich das Abdeckblech 70 an die Krümmung des inneren Kragenschenkels 36 an, so dass das Abdeckblech 70 im geschlossenen Ventilzustand ganzflächig an dem inneren Kragenschenkel 36 anliegt und die Öffnungen 68 verschließt.
Durch Kältemittel, welches das Abdeckblech 70 durch die Öffnungen 68 hindurch beaufschlagt, ist das Abdeckblech 70 von den Öffnungen 68 abhebbar, wodurch das Rückschlagventil geöffnet wird.
In der Zeichnung sind für jeden Einsatzhalterabschnitt 28, 30 jeweils nur zwei Rückschlagventile des zweiten Typs gezeigt. Die Einsatzhalterabschnitte 28, 30 können aber jeweils auch eine davon abweichende Anzahl von Rückschlagventilen des zweiten Typs aufweisen.
Nachfolgend wird das Zusammenspiel der Rückschlagventile des ersten und zweiten Typs näher erläutert.
In 1 ist eine Situation dargestellt, in welcher das Kältemittel in einer ersten Durchflussrichtung 10, nämlich in der Zeichnung von oben nach unten, durch den Filtertrockner hindurchströmt.
Das Kältemittel tritt durch den zweiten, in der Zeichnung oberen, Stutzen 24 in das Gehäuse 14 des Filtertrockners ein und strömt durch die Schraubendruckfeder 60 hindurch, um den oberen Einsatzhalterabschnitt 30 von der dem Blockeinsatz 26 abgewandten Seite her zu beaufschlagen. Dabei werden die Abdeckbleche 70 an den inneren Kragenschenkel 36 angedrückt und die Rückschlagventile des zweiten Typs gesperrt. Durch die Rückschlagventile des zweiten Typs ist also kein Entweichen des Kältemittels möglich. Auch die durch den Dichtungsring 52, den Schulterring 54 und die Kragenbasis 40 gebildete Dichtungsanordnung verhindert, dass das in den Filtertrockner eingetretene Kältemittel an dem einlassseitigen Einsatzhalter 30 vorbeifließen kann.
Durch das den oberen Einsatzhalterabschnitt 30 beaufschlagende Kältemittel wird die Abdeckplatte 62 von der Grundplatte 32 des oberen Einsatzhalterabschnitts 30 abgehoben, so dass das Kältemittel durch die in der Grundplatte 32 vorgesehenen Öffnungen in das Innere des Blockeinsatzes 26 einströmen kann. Das in das Innere des Blockeinsatzes 26 eingeströmte Kühlmittel drückt die Abdeckplatte 62 des unteren, auslassseitigen Einsatzhalters 28 an dessen Grundplatte 32 an, wodurch das untere, auslassseitige Rückschlagventil des ersten Typs gesperrt wird. Das durch den oberen Einsatzhalterabschnitt 30 in das Innere des Blockeinsatzes 26 eintretende Kältemittel kann folglich nur durch das Material des Blockeinsatzes 26 hindurchströmen, wobei es gefiltert und getrocknet wird.
Nach Durchströmung des Blockeinsatzes 26 gelangt das Kältemittel in einen durch den Blockeinsatz 26 und das Gehäuse 14 begrenzten Hohlraum 72, aus dem es aufgrund der bereits erwähnten Dichtungsanordnung und der gesperrten Rückschlagventile des zweiten Typs des einlassseitigen Einsatzhalterabschnitts 30 nicht nach oben entweichen kann.
Durch Beaufschlagung der Abdeckbleche 70 der Rückschlagventile des zweiten Typs des auslassseitigen unteren Einsatzhalterabschnitts 28 öffnet das in dem Hohlraum 72 befindliche Kältemittel jedoch die in dem Kragen 34 des unteren Einsatzhalterabschnitts 28 vorgesehenen Rückschlagventile, so dass das Kältemittel durch die Öffnungen 68 des inneren Kragenschenkels 36 des auslassseitigen Einsatzhalterabschnitts 28 hindurch und über den ersten, in der Zeichnung unteren, Stutzen 22 aus dem Filtertrockner ausströmen kann.
2 zeigt das Zusammenwirken der verschiedenen Rückschlagventile bei umgekehrter Durchflussrichtung 12.
In dieser Situation tritt das Kältemittel durch den ersten Stutzen 22 in den Filtertrockner ein und öffnet das Rückschlagventil des ersten Typs des einlassseitigen, in diesem Fall unteren, Einsatzhalterabschnitts 28, um in das Innere des Blockeinsatzes 26 einzuströmen.
Aufgrund der Sperrwirkung des Rückschlagventils des ersten Typs des auslassseitigen, in diesem Fall oberen, Einsatzhalterabschnitts 30 wird das Kältemittel dazu gebracht, aus dem Blockeinsatzinneren durch das Material des Blockeinsatzes 26 hindurchzutreten, um über den Hohlraum 72 und die geöffneten Rückschlagventile des zweiten Typs des oberen Einsatzhalterabschnitts 30 und den zweiten Stutzen 24 aus dem Filtertrockner auszuströmen.
Unabhängig von der Durchlassrichtung 10, 12 sorgen die Rückschlagventile des ersten und zweiten Typs also nicht nur dafür, dass das in den Filtertrockner eintretende Kältemittel stets das Material des Blockeinsatzes 26 durchströmt, sondern auch dafür, dass das Kältemittel in jedem Fall von innen nach außen durch den Blockeinsatz 26 hindurchströmt. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass sich an der Innenseite des Blockeinsatzes 26 ansammelnde Verunreinigungen, z.B. Schmutzpartikel, dauerhaft in dem Blockeinsatz 26 festgehalten sind und nicht etwa bei einer Umkehr der Durchflussrichtung 10, 12 wieder aus dem Blockeinsatz 26 herausgeschwemmt werden und in den Kältemittelkreislauf gelangen.
Der erfindungsgemäße Filtertrockner eignet sich besonders gut für einen Einsatz in bidirektionalen Kältemaschinen mittlerer oder großer Leistung, d.h. also in bidirektionalen Kältemaschinen, die eine Heiz- bzw. Kühlleis tung von mehr als 30 kW und insbesondere von mehr als 50 kW aufweisen. Vorteilhafterweise wird der Filtertrockner in der Flüssigkeitsleitung der Kältemaschine angeordnet.

10: Durchflussrichtung
12: Durchflussrichtung
14: Gehäuse
16: Stirnwand
18: Gehäusedeckel
20: Längsmittelachse
22: Stutzen
24: Stutzen
26: Blockeinsatz
28: Einsatzhalterabschnitt
30: Einsatzhalterabschnitt
32: Grundplatte
34: Kragen
36: Kragenschenkel
38: Kragenschenkel
40: Kragenbasis
42: Abschnitt
44: Abschnitt
46: Erhöhung
48: Schulter
50: Oberseite
51: Hohlraum
52: Dichtungsring
54: Schulterring
56: Unterseite
58: Oberseite
60: Schraubendruckfeder
62: Abdeckplatte
64: Feder
66: Lagerstift
68: Öffnung
70: Abdeckblech
72: Hohlraum

Claims

Vorrichtung zur Filterung und/oder Trocknung eines die Vorrichtung durchfließenden Kältemittels, mit einem Gehäuse (14) und einem austauschbar in dem Gehäuse (14) angeordneten, ein das Kältemittel filterndes und/oder trocknendes Material aufweisenden Blockeinsatz (26), dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung in zwei Durchflussrichtungen (10, 12) bestimmungsgemäß verwendbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Blockeinsatz (26) hohlzylindrisch ausgebildet ist und einen Innendurchmesser im Bereich von 40 bis 60 mm, einen Außendurchmesser im Bereich von 79 bis 123 mm und eine axiale Länge im Bereich von 130 bis 166 mm aufweist.
Vorrichtung zur Filterung und/oder Trocknung eines die Vorrichtung durchfließenden Kältemittels, mit einem nicht zu öffnenden Gehäuse (14) und einem in dem Gehäuse (14) angeordneten, ein das Kältemittel filterndes und/oder trocknendes Material aufweisenden Blockeinsatz (26), wobei die Vorrichtung in zwei Durchflussrichtungen (10, 12) bestimmungsgemäß verwendbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Blockeinsatz (26) hohlzylindrisch ausgebildet ist und einen In nendurchmesser im Bereich von 40 bis 60 mm, einen Außendurchmesser im Bereich von 79 bis 123 mm und eine axiale Länge im Bereich von 130 bis 166 mm aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ventilanordnung (32, 36, 62–70) vorgesehen ist, um den Kältemittelfluss durch die Vorrichtung so zu steuern, dass das Kältemittel unabhängig von der Durchflussrichtung (10, 12) nur in einer Richtung durch den Blockeinsatz (26) strömt.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilanordnung (32, 36, 62–70) in dem Gehäuse (14) untergebracht ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilanordnung (32, 36, 62–70) in einen Einsatzhalter (28, 30) zur Fixierung und Abdichtung des Blockeinsatzes (26) bezüglich des Gehäuses (14) integriert ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilanordnung (32, 36, 62–70) mindestens vier Rückschlagventile umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückschlagventile in zwei in Richtung einer Längsmittelachse (20) des Gehäuses (14) zueinander beabstandeten Ventilgruppen angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückschlagventile der beiden Ventilgruppen bezüglich einer zu der Längsmittelachse (20) senkrechten Ebene spiegelverkehrt ausgebildet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass jede Ventilgruppe mindestens ein Rückschlagventil, welches in einer vorgegebenen Durchflussrichtung (10, 12) des Kältemittels geöffnet werden kann, und mindestens ein anderes Rückschlagventil umfasst, welches in der vorgegebenen Durchflussrichtung (10, 12) des Kältemittels sperrt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass jede Ventilgruppe mindestens ein erstes Rückschlagventil (32, 62–66) umfasst, welches den Durchgang von Kältemittel durch den Blockeinsatz (26) steuert, und mindestens ein zweites Rückschlagventil (36, 68, 70) umfasst, welches eine Umgehung des Blockeinsatzes (26) für das Kältemittel steuert.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten Rückschlagventile (32, 36, 62–70) derart ausgebildet sind, dass das erste Rückschlagventil (32, 62–66) der in Durchflussrichtung (10, 12) gesehen stromaufwärts gelegenen Ventilgruppe sowie das zweite Rückschlagventil (36, 68, 70) der stromabwärts gelegenen Ventilgruppe durch das Kältemittel geöffnet werden und das zweite Rückschlagventil (36, 68, 70) der stromaufwärts gelegenen Ventilgruppe sowie das erste Rückschlagventil (32, 62–66) der stromabwärts gelegenen Ventilgruppe durch das Kältemittel geschlossen werden.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Blockeinsatz (26) zwischen zwei identisch ausgebildeten Einsatzhalterabschnitten (28, 30) des Einsatzhalters gehalten ist.
Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Einsatzhalterabschnitt (28, 30) eine an dem Blockeinsatz (26) anliegende Grundplatte (32) sowie einen von dem Blockeinsatz (26) wegweisenden und im Wesentlichen U-förmig umgebogenen Kragen (34) umfasst, dessen innerer Schenkel (36) mit der Grundplatte (32) verbunden ist und dessen äußerer Schenkel (38) an dem Gehäuse (14) anliegt.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Rückschlagventil (32, 62–68) in die Grundplatte (32) jedes Einsatzhalterabschnitts (28, 38) und wenigstens ein Rück schlagventil (36, 68, 70) in den Kragen (34) jedes Einsatzhalterabschnitts (28, 30) integriert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückschlagventil (32, 62–66) der Grundplatte (32) durch eine mindestens eine Öffnung der Grundplatte (32) verschließende Abdeckplatte (62) gebildet ist, welche entgegen der Rückstellkraft einer Feder (64) von der Öffnung abhebbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückschlagventil des Kragens (34) durch ein vorgespanntes, mindestes eine Öffnung (68) des inneren Kragenschenkels (36) verschließendes Abdeckblech (70) gebildet ist, welches entgegen seiner Vorspannung von der Öffnung (68) abhebbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Blockeinsatz (26) durch eine zylindrisch oder konisch ausgebildete Schraubendruckfeder (64) in dem Gehäuse (14) fixiert ist.