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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine hinsichtlich Wirkungsweise und
Geräuschverhalten optimal arbeitende Ejektorpumpe, wie
sie beispielsweise in Fahrzeugklimaanlagen mit zwei Kreisläufen
zum Einsatz kommt, um eine hohe Leistungsfähigkeit, Effizienz
und Wirtschaftlichkeit der Klimaanlage zu erzielen.
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Heutzutage
ist in der Entwicklung von motorisierten Fahrzeugen, d. h. Kraftfahrzeugen
neben der Optimierung des Geräuschverhaltens eine der wichtigsten
Herausforderungen die Senkung des Kraftstoffverbrauchs. Dies gilt
insbesondere für Kraftfahrzeuge, wie beispielsweise Automobile,
Lastkraftwagen, Busse, etc. mit Klimaanlagen. Ein hochrangiges Entwicklungsziel
ist es daher, vor allem den durch den Betrieb der Klimaanlage zusätzlich
verursachten Kraftstoffverbrauch zu senken, welcher mittlerweile
auch in Fahrzeugprospekten angegeben wird. Es werden daher Anstrengungen
unternommen, den Komfort, den ein Fahrzeug mit Klimaanlage bietet,
zu erhalten bzw. zu verbessern, sowie neben dem zertifizierten vor
allem den durch die Benutzung der Klimaanlage, d. h. den Betrieb
des Kompressors zusätzlich entstehenden Energie-, d. h.
Kraftstoffverbrauch zu reduzieren. Dabei wird folglich versucht, die
Leistungsfähigkeit der Klimaanlagen zu erhöhen.
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Um
den Betrieb einer Klimaanlage für ein derartiges Kraftfahrzeug
effizienter zu machen, sind mittlerweile Klimaanlagen im Einsatz,
welche mit einem extern gesteuerten Kompressor, einem thermostatischen
Expansionsventil zum Querbeschicken am Verdampfers bzw. am Überhitzungsbereich
und optional zusätzlich mit einem inneren Wärmetauscher
ausgestattet sind. Der zusätzliche innerer Wärmetauscher
tauscht dabei Wärme zwischen dem Kreislaufmedium der Hoch-
und der Niederdruckseite des Klimaanlagenkreislaufs aus, um die
Effizienz des Kälteerzeugungskreislaufs zu verbessern.
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Bei
Klimaanlagen ohne inneren Wärmetauscher hat vor allem die
Expansionseinrichtung, d. h. das thermostatische Expansionsventil
mit der Möglichkeit der Querbeschickung am Verdampfer besondere
Bedeutung. Die Arbeitsweise wird dabei von einem Fühlerdruck
auf der einen Seite der Membran eines derartigen Ventils und dem
Verdampferdruck sowie dem Federdruck auf der anderen Seite der Membran
des Ventils bestimmt. Einerseits regelt bzw. steuert ein derartiges
thermostatisches Expansionsventil den ankommenden Massenstrom des
flüssigen, unter hoher Temperatur und hohem Druck stehenden
Kreislaufmediums in den Verdampfer, welches gasförmig aus
dem Kompressor bzw. flüssig aus dem Kondensator kommt.
Andererseits reduziert das thermostatische Expansionsventil auch
den Druck des Kreislaufmediums vom Kondensatordruckniveau auf Verdampferdruckniveau.
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Wie
bereits angesprochen, wird bei derartigen Klimaanlagensystemen die
Drosselung des Kühlmittelstroms von der Hochdruckseite
zur Niederdruckseite hauptsächlich vom thermostatischen
Expansionsventil gesteuert. Der Massenstrom bzw. -durchfluss des
Kühlmittels bzw. Kreislaufmediums durch den Verdampfer
wird dabei in Abhängigkeit vom Zustand des Kreislaufmediums
am Verdampferausgang reguliert. Häufig geschieht dabei
ein zyklisches Schließen und Öffnen des Expansionsventils anstelle
einer kontinuierlichen Modulierung der Durchströmungsgeschwindigkeit
des Kreislaufmediums. Das Schließen und Öffnen
des Expansionsventils erfolgt dabei in Abhängigkeit der
Betriebs- bzw. Belastungsbedingungen. Bei hohen Belastungszuständen
besteht die Gefahr, dass Kühlmittel aus dem Verdampfer
abströmt. Bei niedrigen Belastungsbedingungen bzw. -zuständen
kommt es zu einer Überflutung des Verdampfers mit Kühlmittel.
Das Überfluten des Verdampfers mit Kühlmittel
einerseits als auch das Leerlaufen des Verdampfers andererseits hat
eine verminderte Effizienz und Leistungsfähigkeit der Klimaanlage
zur Folge. Im Folgenden werden einige wesentliche Nachteile einer
Klimaanlage mit thermostatischem Expansionsventil identifiziert
und kurz erläutert.
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Im
Regelbetrieb besteht ein Gleichgewicht zwischen dem Fühlerdruck
und dem aus dem Verdampferdruck und dem Federdruck resultierenden Druck.
Der Federdruck bestimmt dabei die (statische) Überhitzung,
d. h. die Differenz der am Fühler des Expansionsventils
gemessenen Temperatur und der Verdampfungstemperatur.
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Das
Ausführen einer derartigen Klimaanlage mit einem thermostatischen
Expansionsventil weist nur im Nennbetriebszustand eine gute Leistungsfähigkeit
der Klimaanlage auf. Anders ausgedrückt haben thermostatische
Expansionsventile einen begrenzten Arbeitsbereich. Ihr Einsatz bringt
auch hinsichtlich Wartung einige Probleme und Schwierigkeiten mit
sich. So kann es beispielsweise erforderlich sein, die Überhitzung
am Expansionsventil nachstellen zu müssen, um den Druckabfall über
den Verdampfer nicht zu groß werden zu lassen. Ferner kann eine
nicht genügende Unterkühlung vor dem Expansionsventil
sich negativ auf den Saugdruck auswirken. Das Expansionsventil kann
entweder zu klein oder zu groß ausgelegt sein. Im Falle
einer zu großen Auslegung des Expansionsventils besteht
z. B. die Gefahr, dass die Klimaanlage in einem mit „Pendeln" bezeichneten
Modus agiert. Dies hat zur Folge, dass die Überhitzung
nachgestellt und/oder die Düse des Expansionsventils gegen
eine kleinere ausgewechselt werden muss. Ein zu großes
Expansionsventil bzw. die falsche Einstellung desjenigen kann dazu führen,
dass der Saugdruck zu hoch ist. Ferner kann der Saugdruck zu niedrig
sein, wenn der Druckabfall über dem Expansionsventil kleiner
ist als der Druck, für den es ausgelegt wurde.
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Es
besteht auch die Gefahr, dass die Füllung aus dem Expansionsventil
entweicht oder wandert. Dies hat zur Folge, dass der Saugdruck zu
niedrig ist, was ebenso die Leistungsfähigkeit der Klimaanlage mindert.
Eine weitere Ursache dafür besteht auch in der Möglichkeit,
dass die Düse des Expansionsventils beispielsweise durch
Schmutz verstopft ist. Zudem ist es hierbei auch von großer
Bedeutung, ob das richtige Kältemittel verwendet wird.
Ebenso kann sich die ungünstige Befestigung des Fühlers
an der Saugseite, beispielsweise an der Sammelstelle, Steigrohr,
in der Nähe großer Flansche, etc. schädlich,
wie nachfolgend noch beispielhaft beschrieben, auf die Arbeitsweise
auswirken. Im Falle eines Expansionsventils mit zu großer
Leistung oder einer zu klein eingestellten Überhitzung
besteht auch die Gefahr eines Flüssigkeitsschlags im Kompressor.
Ein falsch angebrachter Fühler oder schlechter Kontakt des
Fühlers mit der Saugleitung kann ebenfalls zu derartigen
Folgen führen.
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Die
deutsche Offenlegungsschrift
DE 10 2005 027 674 A1 offenbart beispielsweise
eine derartige Klimaanlage für Fahrzeuge mit einem inneren Wärmetauscher
und einem thermostatischen Expansionsventil. Das als Kältemittel
verwendete CO
2 wir dabei von einem Kompressor
angesaugt und auf ein unter dem kritischen Druckniveau befindlichen
Druck komprimiert. Ein an den Kompressor nachfolgend angeschlossener
Gaskühler kühlt mit Hilfe der Außenluft in
Verbindung mit einem Gebläse das unter hohem Druck stehende
Kältemittel. Ein an den Gaskühler abgabeseitig
angeschlossenes variables Expansionsventil dekomprimiert das sodann
das Kältemittel in einen Zweiphasenzustand von niedrigem Druck
und niedriger Temperatur. Danach ist im Rahmen der Klimatisierung
des Fahrzeuginnenraums ein Verdampfer angeschlossen, in dem das
Kältemittel von niedrigem Druck und niedriger Temperatur
Wärme aus der Luftströmung für den Innenraum
entzieht. An den Verdampfer ist auslass-, d. h. niederdruckseitig
ein Akkumulator angeschlossen. Der innere Wärmetauscher
tauscht Wärme zwischen dem Kältemittel von relativ
hoher Temperatur und hohem Druck, welches durch den Gaskühler,
d. h. Radiator durchgetreten ist, mit dem vom Kompressor aus dem
Akkumulator angesaugten, gasförmigen Kältemittel
von niedriger Temperatur und niedrigem Druck aus. Die beschriebene
Klimaanlage benötigt einerseits eine relativ teure, fehleranfällige
und aufwendig zu regelnde bzw. einzustellende thermostatische Expansionseinrichtung.
Andererseits besteht beispielsweise die Gefahr, dass, wenn der Akkumulator
das zur Verfügung stehende Kältemittel aufbewahrt,
wenig Kältemittel in den Kondensator, d. h. Gaskühler
gelangen kann. Neben einem geringeren Maximaldruck ist damit auch
eine Unterversorgung des Verdampfers, d. h. seiner Oberflächen
mit Kreislaufmedium verbunden, welche eine Minderung der Leistungsfähigkeit
und Wirtschaftlichkeit der Klimaanlage zur Folge hat, die sich auch
negativ auf den zusätzlichen Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs
auswirkt.
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Aus
der
DE 100 13 717
A1 ist beispielsweise eine Klimaanlage mit einem, anstelle
eines thermostatischen Expansionsventils, elektronischen Expansionsventil
bekannt, welches die Flussrate, d. h. den Massenstrom des Kreislaufmediums
in Abhängigkeit von einem externen Signal steuern kann.
Dabei wird die Ein- und Austrittstemperatur des Kreislaufmediums
am Verdampfer mit Hilfe von Sensoren erfasst, um direkt die Lufttemperatur
am Verdampferaustritt, welche ebenfalls mit einem Sensor erfasst
wird, zu steuern. Mit zunehmender Überhitzung des Kreislaufmediums
nimmt hierbei auch die Temperatur der aus dem Verdampfer austretenden
Luft ebenfalls zu. Problematisch ist hierbei beispielsweise, dass,
wenn die Verdampferausgangslufttemperatur erhöht werden
soll, es nötig ist, die Überhitzung ebenso entsprechend
zu erhöhen. Dies kann insbesondere eine schlechte Temperaturhomogenität,
verminderte Verdampferleistungsfähigkeit, zu hohe Verdichtungstemperaturen
mit einer Reduzierung der Kompressorlebensdauer zur Folge haben.
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Des
Weiteren sind Zweikreis-Klimaanlagensysteme mit integrierten Ejektorpumpen
bekannt, welche versuchen, die oben genannten Probleme und Nachteile
entsprechend beschriebener Anlagen zu vermeiden. Bisherige Versuche,
eine Ejektorpumpe zu den vorgenannten Zwecken zu verwenden, haben
sich als unzulänglich herausgestellt, da derartige Ejektorpumpen
immer noch Defizite hinsichtlich ihrer strömungsmechanischen
und thermodynamischen Wirkungsweise als auch hinsichtlich ihres
Geräuschverhaltens haben.
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In
der Offenlegungsschrift
DE 10 2004 009 966 A1 ist beispielsweise
eine Ejektorpumpe für einen Einsatz in einer Klimaanlage
beschrieben. Die Ejektorpumpe weist an ihrem Eingang eine konisch zulaufende
Düse mit im Innenkanal integrierter konisch zulaufender
Nadel auf. Das stromabwärtige Ende der Nadel ist bezüglich
der Düsenauslassöffnung an der stromabwärtigen
Seite angeordnet und wird entsprechend einem Betriebszustand in
der Position verschoben. Der Druckerhöhungsabschnitt nach
der Düse besteht stromabwärts der Düse
zuerst aus einem Mischabschnitt konstanten durchströmten Querschnitts
und anschließend einem Ausströmabschnitt, welcher
der Geometrie eines Diffusors ähnlich ist.
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Aus
der Offenbarung
DE
10 2005 008 481 A1 ist eine Ejektorpumpe bekannt, wobei
die Düse in ihrem hinteren Bereich einen diffusorartigen,
durchströmten Düsenquerschnitt aufweist. Der Druckerhöhungsabschnitt
der Ejektorpumpe besteht dabei ebenfalls wiederum aus einem konstanten
durchströmten Querschnitt und stromabwärts einen
Diffusorquerschnitt. Eine weitere, zu dieser Ejektorpumpe ähnliche
Fluidstromverknüpfungs- und Dekompressionseinrichtung ist
aus der Druckschrift
EP
1 335 169 A1 bekannt.
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Vor
dem Hintergrund des Standes der Technik besteht die Aufgabe der
vorliegenden Erfindung nun darin, eine Ejektorpumpe anzugeben, die
einen optimalen Betrieb einer Klimaanlage mit optional zusätzlich
innerem Wärmetauscher ermöglicht.
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Die
Aufgabe der Erfindung wird durch die Ejektorpumpe mit den Merkmalen
der unabhängigen Patentansprüche sowie dem damit
bereitgestellten Verfahren gemäß den unabhängigen
Patentansprüchen gelöst.
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Vorteilhafte
und zweckmäßige Ausführungsformen und
Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Ejektorpumpe
sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Gemäß der
Idee der Erfindung, die Strömungseigenschaften des Kreislaufmediums
zu verbessern und eine Geräuschbildung zu vermeiden bzw.
zu verringern ist daher eine speziell ausgestaltete Ejektorpumpe
insbesondere für eine Klimaanlage eines Fahrzeugs bzw.
Kraftfahrzeugs vorgesehen. Die Ejektorpumpe umfasst dabei zumindest
einen Haupteingang, zumindest einen Seiteneingang und zumindest
einen Ausgang. Die Ejektorpumpe weist am zumindest einen Haupteingang
eine Düse mit zumindest einem Düseneingang und
zumindest einem Düsenausgang und einen zur Düse
stromabwärts liegenden Diffusor mit einem Diffusoreingang und
einem Diffusorausgang auf. Die Düse der erfindungsgemäßen
Ejektorpumpe erstreckt sich zumindest bis zum Diffusoreingang. Der
Diffusoreingang weist dabei den geringsten durchströmten
Querschnitt des Diffusors auf. Mit der erfindungsgemäßen Ejektorpumpe
lassen sich bei deren Integration in eine entsprechende Klimaanlage
mehrere Vorteile hinsichtlich des Aufbaus, d. h. der benötigten
Komponenten, des Betriebs und den Einsatzes der Klimaanlage erreichen.
Beispielsweise kann bei einer entsprechend ausgeführten
Klimaanlage, wie nachfolgend beispielhaft und nicht einschränkend
beschrieben, auf ein thermostatisches Expansionsventil verzichtet
werden. Mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung
ergeben sich aber auch für die Wirkungsweise der Ejektorpumpe
alleine gesehen, wesentliche kennzeichnende Merkmale und Aspekte.
So kann beispielsweise dadurch, wonach sich die Düse bis zum
Diffusoreingang erstreckt, ein Zweiphasenstrom an Kreislaufmedium,
welcher durch den Haupteingang in die Ejektorpumpe eintritt, als
so genannter „Jetstream" bzw. dessen Wirkung auf das in
den Seiteneingang eintretende Kreislaufmedium ausgenutzt werden.
Des Weiteren treten mit der erfindungsgemäßen
Ejektorpumpe stark verminderte Turbulenzströmungen auf,
welche zur Folge haben, dass Reibeffekte in der Strömung
verringert und somit Verluste durch Reibung vermindert werden. Dadurch,
wonach das Kreislaufmedium des Haupteingangs und das Kreislaufmedium
des Seiteneingangs in der Ejektorpumpe erst im Diffusorbereich,
d. h. im Druckerhöhungsabschnitt zusammentreten, ist auch
eine sehr kompakte Bauweise der Ejektorpumpe möglich. Der Mischabschnitt
für das durch den Haupteingang einströmenden Kreislaufmedium
und für das durch den Seiteneingang einströmenden
Kreislaufmedium fällt hierbei vorteilhaft mit dem Ausströmabschnitt
zusammen. Damit verbunden ist auch ein besseres Geräuschverhalten
der Ejektorpumpe, da das angesaugte Kreislaufmedium, welches über
den Seiteneingang in das Innere der Ejektorpumpe einströmt, sich
bezüglich der weiteren Strömungsrichtung einstellen
kann und durch die stromabwärts versetzte Saugwirkung des
durch den Haupteingang einströmenden Kreislaufmediums nicht schlagartig
umgelenkt wird. Vorteilhaft besteht eine derartige, lediglich beispielhaft
beschriebene, Klimaanlage dabei aus einem extern oder intern gesteuerten
bzw. geregelten Kompressor, welcher ein im gasförmigen
Aggregatszustand vorliegendes Kreislaufmedium ansaugt und komprimiert.
Das angesaugte Kreislaufmedium hat dabei einen entsprechenden, im
Folgenden durch den Einbau der erfindungsgemäßen
Ejektorpumpe sich ergebenden, noch näher spezifizierten
Druck und Temperatur. Der Kompressor ist hinsichtlich seines Antriebs
vorteilhaft an einen Elektromotor oder einen Verbrennungsmotor beispielsweise über
ein Getriebe oder einen Zahnriemen wirkgekoppelt. Des Weiteren verfügt
die Klimaanlage stromabwärts des Kompressors, d. h. in
Richtung der Strömung des Kreislaufmediums nach dem Kompressor über
einen im Hinblick auf das Kreislaufmedium als Kondensator fungierenden
Wärmetauscher. Der Kondensator wird im Betrieb der Klimaanlage
beispielsweise vom Luftstrom eines Lüfters durchströmt,
wobei das gasförmige, unter hohem Druck stehende Kreislaufmedium kondensiert,
d. h. in den flüssigen Aggregatszustand übergeht.
Des Weiteren ist der Ausgang des Kondensators vorteilhaft mit dem
Haupteingang der erfindungsgemäßen Ejektorpumpe
verbunden und der Ausgang der Ejektorpumpe ist mit dem Eingang eines
Akkumulators verbunden. Zur Bildung eines identifizierbaren ersten
Kreislaufs der Klimaanlage ist ein erster Ausgang des Akkumulators
wiederum mit dem Eingang des Kompressors verbunden, derart, dass
gasförmiges Kreislaufmedium im Akkumulator vom Kompressor
angesaugt werden kann. Das dabei angesaugte gasförmige
Kreislaufmedium hat dabei einen vorteilhaften höheren Druck,
als ohne die Verwendung der erfindungsgemäßen
Ejektorpumpe. Dies führt vor allem zu einer Entlastung
des Kompressors und somit zu einer Senkung des durch den Betrieb
des Kompressors verursachten zusätzlichen Kraftstoffverbrauchs.
Der Akkumulator verfügt des Weiteren über einen
zweiten Ausgang. Durch diesen zweiten Ausgang kann flüssiges
Kreislaufmedium niedriger Temperatur in einen als Verdampfer fungierenden
Wärmetauscher strömen. Der Ausgang des Verdampfers
ist dabei zur Bildung eines identifizierbaren zweiten Kreislaufs
der Klimaanlage mit dem Seiteneingang der erfindungsgemäßen
Ejektorpumpe verbunden. Die Klimaanlage verfügt neben einigen
Nichtgenannten Komponenten bekannter Bauart des Weiteren über
einen inneren Wärmetauscher. Wie bereits implizit angesprochen,
tauscht der innere Wärmetauscher dabei Wärme zwischen
dem niederdruckseitigen Kreislaufmedium, welches vom Kompressor
aus dem Akkumulator angesaugt wird und dem hochdruckseitigen Kreislaufmedium,
welches den Kondensator verlässt, aus. Dies bringt eine
zusätzliche Steigerung der Effizienz der Klimaanlage. Die
Verbindung der genannten, wesentlichen Komponenten der Klimaanlage
erfolgt dabei vorteilhaft über Rohrleitungen mit konstantem,
kreisrundem Durchflussquerschnitt. Eine derartig beschriebene Klimaanlage
ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass sie beispielsweise kein
thermostatisches Expansionsventil mit den genannten Nachteilen bzw. Defiziten
benötigt. Hierbei ist vor allem die Leistungsfähigkeit
des Verdampfers durch die Versorgung des Verdampfers mit einer entsprechenden,
d. h. angepassten Menge an Kreislaufmedium optimiert. Ebenso kann
der innere Wärmetauscher bei gleich bleibender Konfiguration
bzw. Größe stets ausreichend bei allen relevanten
Betriebszuständen mit Kreislaufmedium versorgt werden und
es besteht beispielsweise keine Gefahr mehr eines unerwünschten, überhöhten
Temperaturanstiegs des Kreislaufmediums. Zudem kann ein Teil des
Arbeitsvermögens des Kreislaufmediums, welches beim Drosseln
von der Hochdruckseite zur Niederdruckseite verloren geht, genutzt
werden. Die erfindungsgemäße Ejektorpumpe gewährleistet
daher einen optimalen, kontinuierlichen Betrieb, welcher sich sowohl
bei niedrigen als auch bei hohen Belastungszuständen auszeichnet.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung besteht die besondere Ausgestaltung
der Ejektorpumpe darin, dass alternativ oder ergänzend
zu dem Merkmal der Erstreckung der Düse bis zumindest zum
Diffusor, im Bereich des Diffusors zumindest eine als Helmholtz-Resonator
wirkende Kammer vorgesehen ist. Die zumindest eine Kammer verfügt
beispielsweise vorteilhaft über ein bestimmtes Volumen
und ist über eine enge Öffnung in der Diffusorwand
mit dem Strömungsbereich des Diffusors verbunden. Durch
die Elastizität des beim Betrieb der Ejektorpumpe im Inneren
der Kammer befindlichen Kreislaufmediums in Verbindung mit dem in
der Öffnung befindlichen Kreislaufmediums wird, anschaulich
gesehen, ein schwingungsfähiges Feder-Masse-System bereitgestellt,
welches eine ausgeprägte Eigenresonanzfrequenz besitzt
und die entstehenden Expansionsdruckwellen bzw. -geräusche
des bzw. der in den Diffusor einströmenden Kreislaufmedien
dämpft.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung ist der vom Kreislaufmedium durchströmte Querschnitt
des Haupteingangs der erfindungsgemäßen Ejektorpumpe
kleiner, als der Querschnitt des Seiteneingangs. Dadurch verringert
sich der für das durch den Seiteneingang einströmende
Kreislaufmedium sich einstellende statische Druck in der Ejektorpumpe.
Dies hat vor allem eine Zunahme der Leistungsfähigkeit
des Verdampfers und somit eine gesteigerte Effizienz der Klimaanlage
zur Folge, da sich für den Verdampfer eine geringere Verdampfertemperatur
einstellen kann.
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In
einer alternativen Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Ejektorpumpe erstreckt sich die Düse zumindest über
die Breite des Seiteneingangs der Ejektorpumpe. Dies erhöht
vorteilhaft beispielsweise die Saugwirkung des durch die Düse
durchtretenden Kreislaufmediums auf das in den Seiteneingang einströmende
Kreislaufmedium. Zudem werden dadurch auch Reibungseffekte vermindert.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Ejektorpumpe ist die Düse in einem ersten Düsenbereich
einem Lavaldüsenabschnitt ähnlich. Der erste,
derartig ausgebildete Düsenbereich befindet sich dabei
vorteilhaft am Haupteingang der erfindungsgemäßen
Ejektorpumpe. Eine derartige Ausführung schafft im Hinblick
auf das in den Haupteingang einströmende Kreislaufmedium optimale
Strömungsbedingungen für das strömende Kreislaufmedium,
wie beispielsweise die Beschleunigung der Strömung.
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Gemäß einem
nächsten Aspekt der Erfindung ist die Düse in
einem zweiten Düsenbereich einem Rohrabschnitt ähnlich.
Der Rohrabschnitt kann dabei beispielsweise vorteilhaft aus Kupfer,
Aluminium oder Magnesium aufgebaut sein. Ein Rohrabschnitt kann
zudem auch beispielsweise mittels Extrudierens einfach hergestellt
werden. Der Rohrabschnitt hat vorteilhaft über seine Länge
einen konstanten durchströmten Querschnitt. In einer bevorzugten
Ausführungsform besteht der erste Düsenbereich
aus dem Abschnitt einer Lavaldüse und der zweite Düsenbereich
aus einem an den Lavaldüsenabschnitt anschließenden
Rohr. Das Rohr kann dabei auch zumindest teilweise von einem Bereich
des Lavaldüsenabschnitts umgeben sein bzw. von diesem aufgenommen
werden. Der erste Düsenbereich ist vorteilhaft aus Kunststoff
wie beispielsweise Polypropylen (PP), Polyamid (PA) oder Polyphthalamid (PPA)
ausgebildet.
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In
einer alternativen Ausführungsform der Ejektorpumpe ist
der erste Düsenbereich, beispielsweise als Lavaldüsenabschnitt
ausgeführt, und der zweite Düsenbereich, beispielsweise
als Rohrabschnitt ausgeführt, mittels einer Klebverbindung
bzw. Steckverbindung und/oder mittels eines Reibschweißvorgangs
verbunden. Alternativ kann der erste Düsenbereich und der
zweite Düsenbereich auch integral als einstückiges
Teil ausgeführt sein. Dadurch lässt sich vor allem
eine einfache Herstellung ein einfacher Zusammenbau realisieren.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung ist die Düse der Ejektorpumpe
in einem querschnittserweiterten Abschnitt der Ejektorpumpe angeordnet.
Dadurch erleichtert sich vor allem der Einbau sowie Austausch der
Düse in die Ejektorpumpe. Entsprechend könnte
auch der Diffusor in einem erweiterten Abschnitt der Ejektorpumpe
angeordnet sein.
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Nach
einem weiteren Aspekt der Erfindung befindet sich zumindest auf
einem Teil der Oberfläche der Düse zumindest ein
O-Ring. Dadurch wird beispielsweise bei entsprechender Ausführung
der Ejektorpumpe mit einem rohrartigen Grundkörper eine
gute Dichtung zwischen der Düse und des sie umgebenden
Rohrs erreicht. Eine Abdichtung mit zumindest einem O-Ring verhindert
vor allem, dass sich Bypassströme des in den Haupteingang
einströmenden Kreislaufmediums um die Düse ausbilden.
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In
einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen
Ejektorpumpe weist die Ejektorpumpe stromaufwärts vor dem
Düseneingang der Düse einen Filter auf bzw. ist
ein Filter angeordnet. Der Filter ist dabei vorteilhaft ein Mikrofilter
und kann Verhindern, dass Schmutz und Mikropartikel in die Düse der
Ejektorpumpe gelangen.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung weist der Diffusor zumindest eine Öffnung
zur als Helmholtz-Resonator wirkenden Kammer auf. Selbstverständlich
kann eine derartig fungierende Kammer auf über mehrere Öffnungen
in der Diffusorwand fluidmechanisch mit dem Strömungsbereich des
Diffusors verbunden sein. Die Öffnungen können alternativ
beispielsweise unterschiedlich groß bemessen sein und/oder
unterschiedliche Querschnittsgestalt aufweisen. Dadurch lässt
sich durch das noch ausgeprägter entstandene Resonanzverhalten
die Geräuschentwicklung des in dem Expansionsbereich befindlichen
Kreislaufmediums signifikant reduzieren.
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Bezüglich
eines weiteren Aspekts der Idee der Erfindung weist der Diffusor
zumindest eine radial nach außen hin erstreckende Wand
auf. Die Wand erstreckt sich dabei von der äußeren
Seite der Wand des Diffusors bis zur Außenwand des ihn
umgebenden Ejektorpumpengrundkörpers. Dadurch lassen im Hinblick
auf die äußere Ummantelung des Diffusors durch
die Ejektorpumpenaußenwand entlang des Diffusorbereichs
mehrere Kammern unterschiedlichen Volumens und somit unterschiedlichen
Resonanzverhalten erzielen. Dies führt vor allem zu einer Dämpfung
von Strömungsgeräuschen des expandierenden Kreislaufmediums
in einem breiten Frequenzspektrum.
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Gemäß einem
Aspekt der Erfindung liegt der Durchmesser des durchströmten
Querschnitts des Diffusoreingangs, welcher den geringsten durchströmten
Querschnitt des Diffusors darstellt, im Bereich von 8 mm bis 30
mm, vorzugsweise liegt er im Bereich von 13 mm bis 17 mm. Dadurch
ist ein hinsichtlich dem Betrieb einer Klimaanlage für
Kraftfahrzeuge, wie beispielsweise Automobile, optimale geometrische
Auslegung gegeben.
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Nach
einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung liegt der Durchmesser
des durchströmten Querschnitts des Diffusorausgangs im
Bereich von 16 mm bis 30 mm, vorzugsweise im Bereich von 20 mm bis
26 mm. Dadurch ist ein hinsichtlich dem Betrieb einer Klimaanlage
für Kraftfahrzeuge, wie beispielsweise Automobile, optimale
geometrische Auslegung gegeben.
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In
einer alternativen Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Ejektorpumpe erstreckt sich die Düse stromabwärts über
den Diffusoreingang hinaus, d. h. sie ragt in den Bereich des Diffusors.
Beispielsweise erstreckt sich die Düse stromabwärts über
einen Bereich von 10 mm nach dem Diffusoreingang. Dadurch werden
die Strömungsbedingungen weiter verbessert und die auf
das durch den Seiteneingang eintretende Kreislaufmedium entstehende
Saugwirkung des durch die Düse tretenden Kreislaufmediums
erhöht.
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Hinsichtlich
eines weiteren Aspekts der Erfindung liegt der Konuswinkel α des
Diffusors, welcher zur Beschreibung der kegelartigen Struktur des Diffusors
geeignet ist, im Bereich von 5° bis 20°, vorzugsweise
im Bereich von 7° bis 14°. Dadurch ist ein hinsichtlich
dem Betrieb einer Klimaanlage für Kraftfahrzeuge, wie beispielsweise
Automobile, optimale geometrische Auslegung gegeben.
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In
einer alternativen Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Ejektorpumpe liegt der innere durchströmte Querschnitt,
d. h. Durchmesser des Querschnitts des zweiten Düsenbereichs
im Bereich von 0,4 mm bis 1,8 mm. Die Länge des zweiten
Düsenbereichs liegt vorteilhaft im Bereich von 5 mm bis 100
mm, vorzugsweise im Bereich von 10 mm bis 30 mm. Dadurch lässt
sich bei einem Einsatz der Ejektorpumpe in einer entsprechenden
Klimaanlage diese optimal auch bei niedrigen Belastungszuständen betreiben.
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Gemäß einer
weiteren Idee der Erfindung wird eine Klimaanlage bereitgestellt,
welche mit einer oben beschriebenen Ejektorpumpe ausgestattet ist. Dabei
kann die Ejektorpumpe beliebige Kombinationen der oben offenbarten
Merkmale aufweisen.
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Vorgesehen
ist ferner auch ein Verfahren zum Betrieb einer Klimaanlage und/oder
die Verwendung der erfindungsgemäßen Ejektorpumpe
zum Betrieb in einer Klimaanlage, insbesondere für ein
Fahrzeug, wobei die Klimaanlage die oben beschriebene, erfindungsgemäße
Ejektorpumpe aufweist und wobei ein durch den Haupteingang der Ejektorpumpe einströmendes
Kreislaufmedium dort ein in den Seiteneingang einströmendes
Kreislaufmedium ansaugt.
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Weiterhin
vorgesehen ist auch Verfahren zum Betrieb einer Klimaanlage und/oder
die Verwendung der erfindungsgemäßen Ejektorpumpe
zum Betrieb in einer Klimaanlage, insbesondere für ein
Fahrzeug, wobei die Klimaanlage die oben beschriebene, erfindungsgemäße
Ejektorpumpe aufweist und wobei das Kreislaufmedium im Bereich des
Diffusors über den Helmholtz-Resonator bzw. die als Helmholtz-Resonator
wirkende Kammer geführt wird. Dies verbessert vor allem,
wie bereits angedeutet, das Geräuschverhalten beim Betrieb
der Ejektorpumpe.
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Weiterhin
wird gemäß dem erfindungsgemäßen
Verfahren der statische Druck des in den Seiteneingang einströmenden
Kreislaufmediums unter anderem in Abhängigkeit des Verhältnisses
des durchströmten Querschnitts des Seiteneingangs zum resultierenden
durchströmten, d. h. effektiven Querschnitt des Diffusoreingangs
(3a) reduziert.
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Selbstverständlich
sind die offenbarten Verwendungen der Ejektorpumpe zum Betrieb in
einer Klimaanlage und/oder Verfahren miteinander gekoppelt oder
können zur Erzielung einer gesteigerten Leistungsfähigkeit
der Klimaanlage miteinander gekoppelt werden.
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Eine
nach den obig beschriebenen Verfahren arbeitende Klimaanlage weist
dabei vorteilhaft eine Ausführungsform der oben beschriebenen
Ejektorpumpe auf.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt weist die Ejektorpumpe im Wesentlichen eine T-förmige
Gestalt auf. Des Weiteren ist die Ejektorpumpe, wenn sie beispielsweise
in eine entsprechende Klimaanlage eingebaut ist, vorteilhaft als
rohrförmige Leitungsvereinigung ausgeführt. Vorzugsweise
ist der Querschnitt des Haupteingangs und der Querschnitt des Seiteneingangs
und der Querschnitt des Ausgangs kreisförmig. Sofern der
zweite Düsenbereich der Düse rohrartig ausgeführt
ist, ist es vorteilhaft, diesen durch einen Extrusionsvorgang zu
fertigen.
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Vorteilhaft
befindet sich, wenn die Düse und der Diffusor als separate
Komponenten gefertigt sind zwischen der Düse und dem Diffusor
zumindest eine Abstandsstruktur, wie beispielsweise eine Abstandshülse.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung ist die Düse und/oder der
Diffusor durch einen Spritzgussvorgang gefertigt. Alternativ kann
der zweite Düsenabschnitt, sofern er rohrartig ausgeführt ist,
aus Kupfer, Magnesium oder Aluminium ausgebildet sein.
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Es
ist im Weiteren selbstverständlich, dass die offenbarten
Merkmale zur Erzielung weiterer Vorteile und Ausführungen
beliebig miteinander kombiniert werden können.
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Weitere
Eigenschaften und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden
Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung, unter
Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Die beschriebenen
Ausführungsbeispiele sind rein beispielhaft und in keinster
Weise beschränkend zu verstehen.
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Es
zeigt:
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1 einen
Querschnitt einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Ejektorpumpe 1;
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2 einen
Querschnitt einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Ejektorpumpe 1;
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3 einen
Querschnitt einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Ejektorpumpe 1;
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4 einen
Querschnitt einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Ejektorpumpe 1;
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5 eine
schematische Darstellung einer Klimaanlage 1000, in welche
die erfindungsgemäße Ejektorpumpe 1 integriert
ist.
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1 zeigt
einen Querschnitt einer der erfindungsgemäßen
Ejektorpumpe 1. Die Ejektorpumpe 1 ist dabei als
rohrförmige Leitungsvereinigung (7, 8) ausgeführt
und weist einen Haupteingang 1a, einen Seiteneingang 1b und
einen Ausgang 1c auf. Vorteilhaft haben sämtliche
von einem Kreislaufmedium durchströmte Querschnitte, d.
h. Strömungsquerschnitte kreisförmige Gestalt.
Die dargestellte Ejektorpumpe 1 hat dabei T-förmige
Gestalt. Mit anderen Worten bildet die Lage der Querschnittsebene
des Haupteingangs 1a mit der Lage der Querschnittsebene
des Seiteneingangs 1b einen Winkel, welcher im Wesentlichen
90° beträgt. Alternativ könnte der Winkel
aber auch variieren, vorzugsweise im Bereich von 60° bis
120°. Die Lage der Querschnittsebene des vom Kreislaufmedium
durchströmten Haupteingangs 1a ist zur Lage der
Querschnittsebene des Ausgangs 1c im Wesentlichen parallel.
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Der
Hauptrohrabschnitt bzw. das Hauptrohr 7 der Ejektorpumpe 1 ist
dabei mit dem an den Seiteneingang 1b der Ejektorpumpe 1 befindlichen
Seitenrohr 8 dicht, d. h. nicht leckend verbunden. Der Seiteneingang 1b weist
dabei die Breite, d. h. den Durchmesser 1 auf. Die Verbindung
des Hauptrohrs 7 mit dem Seitenrohr 8 ist dabei
vorteilhaft eine Schweiß-, Löt- oder eine Pressverbindung.
Alternativ könnte das Seitenrohr 8 auch mittels
eines Flansches mit Hilfe von Klemmeinrichtungen und Dichtelementen
wie beispielsweise O-Ringen an einen entsprechenden ausgebildeten,
vorragenden Stutzen des Hauptrohrs 7 angeflanscht sein.
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Im
Eingangsbereich, d. h. am Haupteingang 1a der in der 1 gezeigten
Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Ejektorpumpe 1 befindet sich ein Filter 6. Der
Filter 6 ist dabei vorteilhaft ein Mikrofilter und dient
dazu, Schmutz und andere Partikel, welche vom strömenden
Kreislaufmedium mitgeführt werden, davon abzuhalten, in
die Ejektorpumpe 1 zu gelangen.
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Das
Hauptrohr 7 der Ejektorpumpe 1 weist einen, zur
Integration von im Folgenden noch näher beschriebenen Komponenten,
Abschnitt mit erweitertem Querschnitt auf, welcher größer
ist, als der Querschnitt des Haupteingangs 1a der Ejektorpumpe 1. Dieser
erweiterte Querschnitt ist jedoch hinsichtlich des durch die Ejektorpumpe 1 strömenden
Kreislaufmediums vom Haupteingang 1a und vom Seiteneingang 1b unerheblich.
Allerdings bei der Montage und beim Zusammenbau der Ejektorpumpe 1 wirkt
er sich sehr vorteilhaft aus, da dadurch ein einfacher Zusammenbau
gewährleistet wird.
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Die
Ejektorpumpe 1 von 1 weist
eine am Haupteingang 1 nach dem Filter 6 befindliche
entsprechend rotationssymmetrisch ausgeführte Düse 2 auf.
Die Düse 2 ist in den Abschnitt des erweiterten Querschnitts
des Hauptrohrs 7 integriert. Die Düse 2 besteht
aus einem vorderen, ersten Düsenbereich 21 und
einem damit verbundenen bzw. integrierten hinteren zweiten Düsenbereich 22.
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Der
vordere Düsenbereich 21 umfasst an seiner äußeren
Kontur eine umlaufende Aussparung zur Aufnahme eines Dichtrings 5.
Der Dichtring 5 ist vorteilhaft ein mit kreisrundem Querschnitt
ausgeführter O-Ring. Der Dichtring 5 ist in eingebautem,
d. h. verpressten Zustand gezeigt und dient zur Schaffung einer
dichten Verbindung zwischen der Düse 2 und dem
die Düse 2 abstützenden Abschnitt des Hauptrohrs 7.
Neben der Befestigung der Düse 2 in der Ejektorpumpe 1,
d. h. an der Innenseite des Hauptrohrs 7 wird damit auch
vermieden, dass sich Bypassströme des am Haupteingang 1a einströmenden
Kreislaufmediums entlang eines zwischen der Innenseite des Hauptrohrs 7 und
der Außenseite der Düse 2 bzw. des ersten
Düsenbereichs 21 befindlichen Spalts ausbilden
und sich schädlich auf die Strömungsverhältnisse
der Ejektorpumpe 1 auswirken.
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Der
vordere erste Düsenbereich 21 ist in der gezeigten
Ausführungsform der Ejektorpumpe 1 dem Abschnitt
bzw. Einlaufbereich einer Lavaldüse ähnlich bzw.
nachgebildet. Der dem über den Haupteingang 1a einströmenden
Kreislaufinediumstrom zur Verfügung gestellte durchströmte
Querschnitt verjüngt sich dabei innerhalb des ersten Düsenbereichs 21 stetig
bis zu einem minimalen Strömungsquerschnitt. Mit geringer
werdendem Querschnitt steigt daher aufgrund der Massenerhaltung
die Strömungsgeschwindigkeit des strömenden Kreislaufmediumsstroms
in der Düse 2.
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Der
dem ersten Düsenbereich 21 stromabwärts
nachgeschaltete bzw. befindliche zweite Düsenbereich 22 ist
vorteilhaft als Rohr 22 ausgebildet. Der innere durchströmte
Querschnitt des Rohrs 22 ist vorzugsweise identisch dem
inneren durchströmten Querschnitt am Ende des ersten lavaldüsenartig
ausgeführten Düsenbereichs 21, so dass
ein stetiger, fließender Übergang für
das strömende Kreislaufmedium gewährleistet wird.
Der erste Düsenbereich 21, d. h. der Lavaldüsenabschnitt 21 ist
vorteilhaft aus Kunststoff ausgeführt. Der zweite Düsenbereich 22, d.
h. das Rohr 22 ist vorteilhaft aus Kupfer oder Aluminium
ausgebildet. In der gezeigten Düse 2 ist das Rohr 22 mit
dem hinteren, stromabwärts liegenden Bereich des Lavaldüse nabschnitts 21 verpresst.
Das Rohr 22 könnte mit dem Lavaldüsenabschnitt 21 alternativ
beispielsweise auch verklebt oder verschweißt sein. Eine
integrale, einstückige Ausführung der Düse 2 aus
Metall oder aus Kunststoff wäre ebenso denkbar. In einer
alternativen Ausführungsform könnte der innere,
durchströmte Durchmesser des Rohrs 22 zum Düsenausgang 2b hin
stetig zunehmen.
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In
dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Ejektorpumpe 1 befindet sich stromabwärts der
Düse 2 im Abschnitt des Hauptrohrs 7 erweiterten
Querschnitts ein Diffusor 3 mit einem Diffusoreingang 3a und
einem Diffusorausgang 3b, wobei der Diffusorausgang 3b in
der gezeigten Ausführungsform der Ejektorpumpe 1 mit dem
Ausgang 1c der Ejektorpumpe 1 zusammenfällt. Der
Diffusoreingang 3a weist einen durchströmten Querschnitt
auf, welcher im Bereich des Diffusors 3 am geringsten ist.
Der durchströmte kreisrunde Querschnitt nimmt bezüglich
des Durchmessers, angefangen vom Querschnitt des Diffusoreingangs 3a bis
zum Diffusorausgang 3b linear stetig zu, d. h. der durchströmte
Querschnitt vergrößert sich allmählich und
nicht abrupt. Die Gestalt des Diffusors 3 gleicht dabei
einem Kegelstumpf, wobei die Neigung des Kegelstumpfs über
den Neigungs- bzw. Konuswinkel α beschrieben werden kann.
Die Außenkontur des Diffusors 3 ist dabei vorteilhaft
in dem erweiterten Querschnitt des Hauptrohrs 7 mit dem
Hauptrohr 7 verklebt oder verpresst oder in sonstiger Weise
mit dem Hauptrohr 7 dicht verbunden.
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Die
Düse 2 ist in der gezeigten Ejektorpumpe 1 mit
dem Diffusor 3 mittels einer Hülse 9 voneinander
beabstandet. In einer alternativen Ausführungsform der
Ejektorpumpe 1 sind die Düse 2 und der
Diffusor 3 integral miteinander als einstückiges
Teil ausgeführt.
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Der
zweite Düsenbereich 22, d. h. das Rohr 22 erstreckt
sich in der gezeigten Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Ejektorpumpe 1 bis zum Diffusoreingang 3a. Mit
anderen Worten befinden sich der durchströmte Querschnitt
des Düsenausgangs 2b und des Diffusoreingangs 3a an
derselben Stelle, d. h. die jeweiligen durchströmten Querschnitte
fallen zusammen. Dadurch lässt sich im Betrieb der Ejektorpumpe 1 eine
sich optimal verhaltende Strömung bzw. Strömungswirkung
erzielen, welche zu einer Steigerung der Effizienz einer Klimaanlage
beispielsweise führt. Insbesondere für das angesaugte
Kreislaufmedium im Seiteneingang 1b mit einer Breite bzw.
einem Durchmesser 1 ergibt sich eine optimale Strömungsbedingung,
d. h. Saugwirkung. Die Saugwirkung wird dabei durch das aus der
Düse 2 austre tende Kreislaufmedium erreicht. Eine
Vermischung des durch die Düse 2 durchtretenden
Kreislaufmediums mit dem über den Seiteneingang 1b eintretenden
Kreislaufmedium findet hierbei im Ausströmabschnitt, d.
h. im Bereich des Diffusors 3 statt. Dabei fällt
der Ausströmabschnitt mit den Druckerhöhungsabschnitt
zusammen und es Bedarf keinem zusätzlichen Mischabschnitt
konstanten Querschnitts. Ebenso wird dadurch erreicht, dass unerwünschte Turbulenzen
in den Strömungen vermieden werden.
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In
einer vorteilhaften Ausführungsform liegt der innere, durchströmte
im Wesentlichen konstante Durchmesser des Rohrs 22 im Bereich
von 0,4 mm bis 0,8 mm. Die Länge L des Rohrs 22 liegt
im Bereich von 5 mm bis 100 mm, vorzugsweise im Bereich von 10 mm
bis 30 mm. Dadurch wird bei entsprechenden Betriebsbedingungen ein
Jetstream generiert. Der Durchmesser des durchströmten
Querschnitts am Diffusoreingang 3a liegt vorteilhaft im
Bereich von 8 mm bis 30 mm, vorzugsweise im Bereich von 13 mm bis
17 mm. Der Durchmesser des durchströmten Querschnitts am
Diffusorausgang 3b liegt vorteilhaft im Bereich von 16
mm bis 30 mm, vorzugsweise im Bereich von 20 mm bis 26 mm. Der Konuswinkel α des
Diffusors 3 liegt vorteilhaft im Bereich von 5° bis
20°, vorzugsweise im Bereich von 7° bis 14°.
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Ein
weiterer Vorteil beim Betrieb der erfindungsgemäßen
Ejektorpumpe 1 in einer entsprechenden Klimaanlage, welche
im Folgenden noch beispielhaft beschrieben wird, ist, dass die Düse 2 auch
bezüglich einer Zweiphasenströmung optimal arbeitet
und auch mit hohen Strömungsgeschwindigkeiten gut zurechtkommt.
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2 zeigt
einen Querschnitt einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Ejektorpumpe 1 mit
den wesentlichen Merkmalen der in 1 dargestellten
Ejektorpumpe 1, jedoch im in Bezug auf die Ejektorpumpe 1 ausgangsseitig
eingebauten Zustand.
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Die
Düse 2 der Ejektorpumpe 1 besteht hierbei
aus einem ersten Düsenbereich 21, welcher der Kontur
einer Lavaldüse, wie bereits beschrieben, ähnlich
ist und einem zweiten Düsenbereich 22, welcher
als Rohr 22 ausgebildet ist und die Länge L aufweist.
Die Düse 2 bzw. das Rohr 22 erstreckt
sich in dieser gezeigten Ausführungsform in den Bereich des
Diffusors 3. Mit anderen Worten ragt die Düse 2 stromwärts über
den Diffusoreingang 3a hinaus, d. h. der durchströmte
Querschnitt des Düsenausgangs 2a liegt weiter
stromabwärts in Richtung der Strömung als der
durchströmte Querschnitt 3a des Diffusors 3.
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Stromabwärts
nach dem Diffusorausgang 3b der Ejektorpumpe 1 ist
das Hauptrohr 7 der Ejektorpumpe 1 über
eine Klemmverbindung 32, 33, 34 mit einem
weiteren Rohr 30 verbunden. Das weitere Rohr 30 erstreckt
sich dabei über einen gewissen Bereich in das Hauptrohr 7 der
Ejektorpumpe 1 und endet kurz vor dem Diffusorausgang 3b.
Die Klemmverbindung besteht dabei aus zwei miteinander verbindbaren
Teilkörpern 32, 33, welche beispielsweise
mittels einer Schraube 34 miteinander verbunden werden
können. Zur Gewährleistung einer dichten Verbindung
sind zwischen dem Endabschnitt des Hauptrohrs 7 der Ejektorpumpe 1 und
einem äußeren Abschnitt des Rohrs 30 Dichtringe 31 verpresst.
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3 zeigt
einen Querschnitt einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Ejektorpumpe 1 in
eingebautem Zustand, d. h. bei der die Ejektorpumpe 1 in
eine Klimaanlage 1000 (Vgl. 5) integriert
ist. Dabei weist die dargestellte Ejektorpumpe 1 die Merkmale
der in 1 dargestellten Ejektorpumpe 1 auf. Der
Haupteingang 1a der Ejektorpumpe 1 fällt
hier mit dem Düseneingang 2a zusammen. Der Ausgang 1c fallt
mit dem Diffusorausgang 3b zusammen.
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Der
Haupteingang 1a wird dabei vom unter Hochdruck stehenden
Kreislaufmedium, welches von einem Kompressor 13 (Vgl. 5)
verdichtet wurde und einen Kondensator 14 (Vgl. 5)
durchströmt hat, durchströmt. Das Kreislaufmedium
durchströmt dabei die Rohrleitung 41. Der Ausgang 1c der
Ejektorpumpe 1 ist mit einer Gas-/Flüssigkeitstrennvorrichtung,
d. h. einem Akkumulator 11 (in 3 teilweise
gezeigt) zum Sammeln des Kreislaufmediums verbunden. Vom Akkumulator 11 kann über
eine Rohrleitung 40 Kreislaufmedium mittels eines angeschlossenen
Kompressors 13 (Vgl. 5) angesaugt
werden. Die Verbindungsleitung, d. h. Rohrleitung 41 vom
Kondensator 14 zur Ejektorpumpe 1 umfasst, d.
h. dabei in einem gewissen Bereich die Verbindungsleitung, d. h.
Rohrleitung 40 vom Akkumulator 11 zur Ejektorpumpe 1.
Die Rohrleitung 40 und Rohrleitung 41 bildet dabei
einen inneren Gegenstromwärmetauscher 12 mit bereits
beschriebener bzw. bekannter Wirkungsweise.
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4 zeigt
einen Querschnitt einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Ejektorpumpe 1.
Die dargestellte Ejektorpumpe 1 umfasst dabei unter anderem
alle wesentlichen, bereits anhand von 1 beschriebenen
Merkmale der dort gezeigten Ejektorpumpe 1. Ferner hat
die in 4 gezeigte Ejektorpumpe 1 jedoch im Bereich des
Diffu sors 3 als Helmholtz-Resonatoren wirkende Kamnern 4.
Die Kammern 4 werden dabei einerseits von der Wand des
Hauptrohrs 7, der Wand des Diffusors 3 und abschnittsweise
positioniert von radial nach außen verlaufenden bzw. sich
erstreckenden Wänden 3d gebildet. Die sich radial
nach außen erstreckenden Wände 3d verbessern
zudem auch die strukturmechanischen Eigenschaften der Ejektorpumpe 1,
wonach die Stabilität und Steifigkeit einer derart funktionsreichen
Ejektorpumpe 1 erhöht werden.
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Die
Düse 2 ist dabei mit der Innenseite des Hauptrohrs 7 der
Ejektorpumpe 1 verpresst.
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Über Öffnungen 3c,
die beispielsweise vorteilhaft als Bohrungen 3c mit kreisrundem
Querschnitt ausgeführt sind, kann das Volumen der Kammern 4 mit
Kreislaufmedium befüllt werden. Das bei Betrieb der Ejektorpumpe 1 in
den Öffnungen 3c sich befindliche Kreislaufmedium
wirkt dabei zusammen mit dem in den Kammern 4 befindlichen
Kreislaufmedium wie ein Feder-Masse-Schwingungssystem und dient
zur Dämpfung des im Diffusor 3 eintretenden bzw.
expandierenden Kreislaufmediums. Dies führt zu einer deutlichen
Reduzierung der entstehenden Geräusche und erhöht
somit den Komfort der Klimaanlage.
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5 zeigt
eine schematisch dargestellte Klimaanlage 1000 mit einer
integrierten Ejektorpumpe 1 gemäß der
vorliegenden Erfindung. Die Klimaanlage 1000 umfasst eine
intern oder extern gesteuerte bzw. geregelte Kompressionseinrichtung,
d. h. einen Kompressor 13, des Weiteren einen an die Auslass,
d. h. Hochdruckseite 13b des Kompressors 13 angeschlossenen,
als Kondensator 14 fungierenden Wärmetauscher.
Die Auslassseite bzw. der Ausgang 14b des Kondensators 14 ist
mit dem Haupteingang 1a der erfindungsgemäßen
Ejektorpumpe 1 verbunden. Der Ausgang 1c der Ejektorpumpe 1 ist mit
dem Eingang 11a eines Akkumulators 11 verbunden.
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Der
Akkumulator 11 wiederum verfügt einerseits über
einen ersten Ausgang 11b, welcher mit dem Eingang 13a des
Kompressors 13 verbunden ist. Andererseits weist der Akkumulator 11 einen zweiten
Ausgang 11c auf, welcher mit dem Eingang 10a eines
als Verdampfer 10 fungierenden Wärmetauschers
verbunden ist. Der Ausgang 10b des Verdampfers 10 ist
wiederum mit dem Seiteneingang 1c der erfindungsgemäßen
Ejektorpumpe 1 verbunden, wobei sich dazwischen, d. h.
zwischen dem Ausgang 10b des Verdampfers 10 und
dem Seiteneingang 1c der Ejektorpumpe 1 ein Ventil 15 befindet.
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Des
Weiteren verfügt die in 5 schematisch
dargestellte Klimaanlage 1000 über einen inneren
Wärmetauscher 12, welcher als Gegenstromwärmetauscher
zum Austausch von Wärme zwischen der Hochdruckseite und
der Niederdruckseite vorgesehen ist. Wobei die Niederdruckseite
die Saugseite des Kompressors 13 darstellt und die Hochdruckseite
sich zwischen dem Ausgang 14b des Kondensators 14 und
dem Haupteingang 1a der Ejektorpumpe 1 befindet.
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Die
dreieckförmigen, pfeilartigen Markierungen an den Verbindungslinien
bzw. Verbindungsrohren zwischen den einzelnen Komponenten der Klimaanlage 1000 kennzeichnen
dabei die jeweilige Strömungsrichtung des Kreislaufmediums.
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Mit
der beschriebenen Klimaanlage mit integrierter, erfindungsgemäßer
Ejektorpumpe, dessen Wirkungsweise bereits oben beschrieben wurde, wird
eine bezüglich der Arbeitsweise, Wirtschaftlichkeit und
des Geräuschverhaltens optimal arbeitende Klimaanlage bereitgestellt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102005027674
A1 [0009]
- - DE 10013717 A1 [0010]
- - DE 102004009966 A1 [0012]
- - DE 102005008481 A1 [0013]
- - EP 1335169 A1 [0013]