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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Sammler für einen Kältekreis nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 1 sowie ein Kraftfahrzeug mit einer Klimaanlage mit einem
erfindungsgemäßen Sammler.
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Bei
einigen Bauformen von Klimaanlagen ist es im Normalbetrieb vorgesehen,
dass das Kältemittel
nach der Abkühlung
in einem Kondensator in vorwiegend flüssiger Phase einem Expansionsorgan
zugeführt
wird. Bei dieser Bauart von Klimaanlagen ist regelmäßig ein
Sammler zwischen Kondensator und Expansionsorgan angeordnet.
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DE 44 21 834 A1 beschreibt
einen Kondensator einer Klimaanlage mit integriertem Sammler, wobei
in ein Gehäuse
des Sammlers eine Trocknerpatrone einsetzbar ist und wobei ein Abstandshalter die
Trocknerpatrone gegen einen oberen Verschlussstopfen des Sammlers
abstützt.
Das Kältemittel strömt über einen
in etwa auf mittlerer Höhe
befindlichen Anschluss in den Sammler ein, wobei eine Ableitung
des Kältemittels über eine Öffnung im
unteren Bereich des Sammlers erfolgt. Entsprechend liegt das abgeführte Kältemittel
im Normalbetrieb in flüssiger
Phase vor.
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Es
ist die Aufgabe der Erfindung, einen Sammler für einen Kältekreis anzugeben, bei dem die
räumliche
Anordnung von Anschlüssen
für das Kältemittel
verbessert ist.
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Diese
Aufgabe wird für
einen eingangs genannten Sammler erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen
des Anspruchs 1 gelöst. Durch
die Anordnung der Anschlüsse
können
die Kältemittelleitungen
des Kältekreises
je nach Anordnung kürzer
ausgelegt werden.
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In
bevorzugter Weiterbildung der Erfindung ist der zweite Anschluss über eine
Steigleitung mit einem unteren Bereich des Sammelraums verbunden. Hierdurch
wird auf einfache Weise erreicht, dass zumindest im Normalbetrieb
ausschließlich
Kältemittel in
flüssiger
Phase über
den zweiten Anschluss aus dem Sammler abgegeben wird. Dabei ragt
die Steigleitung zweckmäßig in den
unteren Bereich des Sammelraums hinein, in dem sich nach Art eines
Sumpfes das flüssige
Kältemittel
sammelt. In bevorzugter Weiterbildung ist zudem ein unteres Ende
der Steigleitung in dem Sammelraum unterhalb des ersten Anschlusses
angeordnet, wodurch die Effizienz einer Phasentrennung im Sammler
verbessert wird und das Vorliegen von flüssiger Phase am Ende der Steigleitung
sichergestellt wird.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist in dem Sammelraum ein Trocknereinsatz angeordnet. Die Integration
von Trocknereinsätzen
in Sammlern zum Entzug von Feuchtigkeit aus dem Kältemittel und/oder
zur Filterung des Kältemittels
ist zur Verringerung von Bauraum und der Anzahl von Komponenten
sinnvoll. In besonders bevorzugter Weiterbildung der Erfindung umfasst
der Trocknereinsatz dabei eine untere Sumpfkappe, wobei eine Steigleitung
in die Sumpfkappe hineinragt. Hierdurch wird dem Trocknereinsatz
eine wesentliche Funktion für
die erfindungsgemäße Anordnung
der Anschlüsse
zugewiesen. Insbesondere kann in diesem Zusammenhang ein an sich
bekannter Trocknereinsatz mit einer zusätzlichen, optionalen Kappe
versehen werden, z. B. durch einfaches Aufstecken, so dass wesentliche Teile
des Trocknereinsatzes durch entsprechende Änderungen auch für erfindungsgemäße Sammler verwendbar
sind. Weiterhin bevorzugt umfasst der Trocknereinsatz eine Kartusche,
wobei ein Kartuschengehäuse
und ein Trockenmittel zur Aufnahme von Wasser aus dem Kältemittel
als baulich integrierte Einheit ausgebildet sind. Die Kartusche
kann dabei zumindest einen Teil einer Steigleitung für das Kältemittel
aufweisen, wodurch die Anzahl separater Bauteile verringert wird.
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Als
vorteilhafte Detailgestaltung hat der Trocknereinsatz ein Federelement,
wobei der Trocknereinsatz mittels des Federelements gegen einen lösbaren Verschluss
des Sammelraums abgestützt ist.
Hierdurch werden Maßtoleranzen
und Wärmeausdehnungen
von Sammelraum und eingesetztem Trocknereinsatz ausgeglichen und
durch den Andruck mittels einer Federvorspannung wird ein Klappern
oder Vibrieren des Trocknereinsatzes vermieden. Unter dem Federelement
im Sinne der Erfindung ist sowohl eine separate Spiralfeder aus
Metall zu verstehen als auch Ausführungen, bei denen das Federelement
z. B. durch geeignete Formgebung von Kunststoff-Spritzgußteilen integral mit dem Trocknereinsatz
oder einem entsprechenden Abstandshalter ausgebildet ist.
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Allgemein
vorteilhaft ist ein lösbarer
Verschluss des Sammelraums vorgesehen, wobei der obere, zweite Anschluss
an dem Verschluss ausgebildet ist. Ebenso kann eine umgekehrte Anordnung vorgesehen
werden, wobei der zweite Anschluss fest mit dem Sammelrohr verbunden
ist und das Wechseln des Trocknereinsatzes über einen unten angeordneten
Stopfen ermöglicht
wird. Der Verschluss weist dabei besonders bevorzugt ein Kupplungsglied zum
Anschluss einer Kältemittelleitung
auf. Die Anordnung eines Anschlusses für die Kältemittelleitung an einem z.
B. als Spritzguß-Formteil
aus Kunststoff oder auch aus Metall, wie Aluminium, ausgebildeten Verschluss stopfen
ist kostengünstig
und zweckmäßig. Insbesondere
kann so auf separate Anschlussflansche aus Metall verzichtet werden,
wie sie bisher regelmäßig an Durchbrechungen
der Gehäusewand des
Sammelraums angelötet
werden, um die Kältemittelleitung
anzuschließen.
Vorteilhaft können
bekannte Kupplungsglieder oder Schnellkupplungen oder Flanschgeometrien
zum Anschluss von Kältemittelleitungen,
wie sie zum Beispiel an erwähnten Anschlussflanschen
ausgebildet sind, an dem Verschlussstopfen vorgesehen werden. Die
Kältemittelleitung
kann dabei je nach Bauraum und baulichen Anforderung nach oben von
dem Stopfen wegführen oder
auch zur Seite, zum Beispiel mittels geeigneter Abschrägungen des
Stopfens. Die Abschrägungen können auch
dazu dienen, die verfügbare
Fläche
für einen
zu platzierenden Anschlussflansch bei gegebenem Sammlerdurchmesser
zu erhöhen.
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In
besonders bevorzugter Ausführungsform ist
es vorgesehen, dass der Sammler mit einem Kondensator des Kältekreises
als baulich integrierte Einheit ausgebildet ist. Eine solche bauliche
Integration spart Bauraum und Kältemittelleitungen
ein. Bekannt ist eine solche auch als „Kondensatormodul" bezeichneten Kombination
von Sammler und Kondensator z. B. aus der Druckschrift
DE 42 38 853 A1 .
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In
besonders geeigneter Ausführung
ist der Kältekreis
Teil einer Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs. Insbesondere bei Kraftfahrzeugen
bestehen hohe Anforderungen an die Verringerung des benötigten Bauraums
sowie an die Verringerung der Anzahl der Bauteile aus Gründen der
Kosten und der Zuverlässigkeit.
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Generell
bevorzugt ist das Expansionsorgan als thermostatisches Expansionsventil
(TXV) ausgebildet. Besonders solche Expansionsventile werden zuleitungsseitig
mit Kältemittel
in flüssiger
Phase beschickt.
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Die
Erfindung betrifft zudem ein Kraftfahrzeug insbesondere einen Personenkraftwagen,
mit einer Klimaanlage mit einem Kältekreis, wobei der Kältekreis
einen erfindungsgemäßen Sammler
umfasst.
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Weitere
Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus dem nachfolgend
beschriebenen Ausführungsbeispiel
sowie aus den abhängigen
Ansprüchen.
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Nachfolgend
wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Sammlers beschrieben
und anhand der anliegenden Zeichnungen näher erläutert.
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1 zeigt
eine schematische Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Sammlers.
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2 zeigt
eine Explosionsdarstellung eines Trocknereinsatzes des Sammlers
aus 1.
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Die
schematische Darstellung nach 1 umfasst
einen Kondensator 1 eines Kältekreises einer Klimaanlage
eines Kraftfahrzeugs, der einem nicht dargestellten Verdichter in
Fließrichtung
eines Kältemittels
nachgeordnet ist. Seitlich des Kondensators 1 ist ein Sammler 2 angeordnet,
der als integrierte Baueinheit mit dem Kondensator 1 ausgebildet
ist. Der Sammler 2 hat ein Sammlergehäuse 3, das einen Sammelraum
umfängt.
Der längliche
Sammelraum erstreckt sich in einer im Wesentlichen senkrechten Höhenrichtung,
so dass eine flüssige Phase
des Kältemittels
aufgrund der Schwerkraftwirkung im unteren Bereichs des Sammelraums
angesammelt wird.
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In
dem Gehäuse 3 des
Sammlers 2 ist ein Trocknereinsatz 4 angeordnet.
Der Trocknereinsatz 4 umfasst ein Kartuschengehäuse 5 mit
einer äußeren zylindrischen
Wandung 6 und einer inneren zylindrischen Wandung 7.
Zwischen den beiden zylindrischen Wandungen 6, 7 ist
ein Trockenmittel 8 vor gesehen, wobei das Trockenmittel 8 auf
an sich bekannte Weise ausgebildet ist, insbesondere als Molekularsieb,
das in einem Beutel oder Nylonnetz gehalten oder aufgenommen ist.
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Die
innere zylindrische Wandung 7 ist für das Kältemittel undurchlässig, wogegen
die äußere zylindrische
Wandung 6 eine Vielzahl kleiner Öffnungen aufweist, durch die
das Kältemittel
hindurchtreten kann.
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Die
im Wesentlichen zylindrische Kartusche 5 ist an ihrem unteren
Ende mit einer angeclipsten Sumpfkappe 9 aus Kunststoff
versehen. Die Sumpfkappe 9 ist nach unten geschlossen und übergreift mit
ihren Wänden
einen unteren Endbereich der Kartusche 5. Die Kartusche 5 hat
einen Abstandsring 10, der umlaufend an der Innenwand der
Sumpfkappe 9 anliegt und eine zumindest grobe Abdichtung
für das Kältemittel
bewirkt.
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Die
Kartusche 5 und die Sumpfkappe 9 sind zudem mit
seitlichen Führungsmitteln 11 versehen, mittels
derer sie in radialer Richtung in dem Sammlergehäuse geführt und abgestützt sind.
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Ein
oberes Ende der Kartusche 5 ist mit einer ringförmigen Anpressscheibe 12 versehen,
die auf dem Trockenmittel aufliegt.
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Auf
der Anpressscheibe 12 sitzt eine Spiralfeder 13 auf,
die von einer rohrförmigen
Steigleitung 14 durchgriffen wird. An der Steigleitung 14 ist
ein Stützkragen 15 ausgebildet,
der auf der der Anpressscheibe 12 abgewandten Seite der
Feder 13 aufliegt. Das untere Ende des die Steigleitung 14 bildenden Kunststoffrohrs
mündet
in dem von der inneren Wandung 7 der Kartusche 5 gebildeten
Hohlzylinder. Die Steigleitung 14 ist innerhalb der Wandung 7 gleitend verschiebbar
und liegt dichtend an der Wandung 7 an. Zur weiteren Verbesserung
der Abdichtung kann an dieser Stelle eine O-Ring-Dichtung vorgesehen sein.
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In
einem oberen Bereich der Steigleitung 14 sind seitliche
Abkragungen 16 vorgesehen, die ähnlich der Abkragungen 11 einer
Führung
der Steigleitung 14 in radialer Richtung in dem Sammlergehäuse 3 dienen.
Zudem kann die Abkragungen 16 eine axiale Abstützung der
Steigleitung 14 gegen einen Verschlussstopfen 17 des
Sammlers 2 bewirken. Der Verschlussstopfen 17 ist
einpressbar oder einschraubbar und hat eine zentrale Durchbrechung,
in die sammelraumseitig die Steigleitung 14 eingreift und
die nach außen
an ein Kupplungsglied 18 zum Anschluss einer Kältemittelleitung 19 anschließt. Die in 2 dargestellten
Komponenten bestehen im Wesentlichen aus Kunststoff. Die Feder 13 kann
aus Metall bestehen, kann aber auch aus Kunststoff, insbesondere
in Form einer einstückigen
Ausformung an einem von beiden, Steigleitung 14 oder Anpressscheibe 12 oder
Kartusche 5, ausgebildet sein. Der Verschlussstopfen 17 und
auch das Kupplungsglied 18 können als Kunststoffteile ausgebildet
sein.
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Zwischen
dem Kondensator 1 und dem Sammler 2 befindet sich
ein erster Anschluss 20 zur Zuführung des Kältemittels von dem Kondensator
zu dem baulich integrierten Sammelraum. Der erste Anschluss 20 ist
vorliegend als einfache Durchbrechung der Gehäusewand 3 des Sammlers 2 ausgebildet. Falls
der Sammler 2 im Sinne der Erfindung als separate Baueinheit
vorliegt, so ist der erste Anschluss 20 zur Zuführung des
Kältemittels
mit einer Kältemittelleitung
verbunden und kann auf bekante Weise ein Kupplungsglied zum Anschluss
der Leitung umfassen.
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Die
Strömungswege
des Kältemittels
in dem Sammler 2 sind in 1 durch
Pfeile angedeutet. Das Kältemittel
tritt zunächst
durch den ersten Anschluss 20 in den Sammelraum ein. Der
Anschluss 20 ist etwa auf halber Höhe der Wandung der Sumpfkappe 9 vorgesehen,
so dass das Kältemittel
zunächst
nach oben strömt.
Der Anschluss kann aber auch weiter oben liegen. Nachfolgend trifft
es auf die durchlässige
bzw. mit Öffnungen
versehene äußere Wandung 6 der
Kartusche 5, durch die es in die Kartusche 5 eintritt
und mit dem Trockenmittel 8 in Berührung kommt. Nach Durchströmen der
Wandung 6 ändert
das Kältemittel
seine Hauptströmungsrichtung ein
erstes Mal und strömt
nach unten. Unterhalb der Abdichtung 10 zwischen Sumpfkappe 9 und
Kartusche 5 durchtritt das Kältemittel erneut die Wandung 6,
und zwar von innen nach außen.
Das sich nun zwischen Sumpfkappe 9 und Kartusche 5 befindliche Kältemittel
umströmt
den Boden der Kartusche 5 und tritt in den durch die innere
Wandung 7 gebildeten senkrechten Hohlraum ein, in dem es
nach oben strömt
und somit ein zweites Mal seine Hauptströmungsrichtung umkehrt. Der
von der inneren Wandung 7 umschlossene Hohlraum bildet
somit einen Teil einer Steigleitung für das Kältemittel. Im oberen Bereich
der Kartusche 5 tritt das Kältemittel von der hohlzylindrischen
Wandung 7 in die Steigleitung 14 ein, durch die
es weiter nach oben bis zu dem Verschlussstopfen mit Kopplungsglied 18 strömt, durch das
es in die abführende
Kältemittelleitung 19 eintritt. Die
Kältemittelleitung 19 führt zu einem
thermostatischem Expansionsventil (nicht dargestellt).
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In
zusammengefasster Darstellung tritt bei dem vorliegenden Bautyp
des Sammlers das Kältemittel
im unteren Bereich ein, strömt
dann zunächst nach
oben, erfährt
im Zuge der Durchströmung
des Trockenmittels zwei Umlenkungen, strömt zuletzt wiederum nach oben
und wird in einem oberen Bereich des Sammelraums nach außen geführt.