DE102008028852A1 - Refrigerant collector with liquid separator - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kältemittelsammler (1) mit Flüssigkeitsabscheider (7) für einen Kältemittelkreislauf, insbesondere für Kraftfahrzeugklimaanlagen, wobei der Kältemittelsammler (1) einen Behälter (2) zur Aufnahme des Kältemittels sowie einen Kältemitteleinlass (4) und einen Kältemittelauslass (5) aufweist. Es wird vorgeschlagen, dass der Flüssigkeitsabscheider (7) eine Prallfläche (7a) und eine Mantelfläche (7b) aufweist, auf welcher mindestens zwei schraubenlinienförmig verlaufende Leitflächen (8) angeordnet sind.The invention relates to a refrigerant collector (1) with liquid separator (7) for a refrigerant circuit, in particular for motor vehicle air conditioning systems, wherein the refrigerant collector (1) has a container (2) for receiving the refrigerant and a refrigerant inlet (4) and a refrigerant outlet (5). It is proposed that the liquid separator (7) has a baffle surface (7a) and a lateral surface (7b) on which at least two helically extending guide surfaces (8) are arranged.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kältemittelsammler mit Flüssigkeitsabscheider nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The The invention relates to a refrigerant collector with liquid separator according to the preamble of claim 1.

Kältemittelsammler, auch Kältemittelakkumulatoren genannt, für Kältemittelkreisläufe sind bekannt: Der Kältemittelsammler, im Folgenden auch kurz Sammler genannt, ist hinter einem Verdampfer des Kältemittelkreislaufes angeordnet und hat die Aufgabe, die gasförmige und die flüssige Phase des eintretenden Kältemittels voneinander zu trennen und das flüssige Kältemittel zu speichern. Der Sammler dient somit auch als Volumenpuffer. Das aus dem Sammler abgesaugte Kältemittel, welches einem nachgeschalteten Kompressor des Kältemittelkreislaufes zugeführt wird, soll einen möglichst hohen Dampfgehalt, d. h. einen hohen Anteil an gasförmiger Phase aufweisen. Ferner hat der Sammler die Aufgabe, vom Verdichter in den Kältemittelkreislauf eingebrachtes Verdichterschmier- bzw. Kältemittelöl, welches zwangsläufig zusammen mit dem Kältemittel abgeschieden wird, zum Verdichter zurückzuführen.Liquid receiver, also called refrigerant accumulators, for refrigerant circuits are known: the refrigerant collector, in the following also briefly Called collector, is behind an evaporator of the refrigerant circuit arranged and has the task of the gaseous and the liquid phase of the incoming refrigerant from each other to separate and to store the liquid refrigerant. The collector thus also serves as a volume buffer. That from the collector extracted refrigerant, which is a downstream Compressor supplied to the refrigerant circuit is, should the highest possible steam content, d. H. one high proportion of gaseous phase. Further has the collector's task, introduced from the compressor in the refrigerant circuit Compressor lubricating or refrigerant oil, which inevitably deposited together with the refrigerant is attributed to the compressor.

Durch die DE 10 2005 059 482 A1 wurde ein Kältemittelsammler mit einem Flüssigkeitsabscheider bekannt, welcher als glockenförmiges Prallblech ausgebildet und oberhalb des Eintrittes eines Saugrohres angeordnet ist. Das Prallblech schirmt somit den Eintritt des Saugrohres gegenüber dem in den Sammler einströmenden Kältemittel ab und verhindert eine „Kurzschlussströmung” zum Auslass des Sammlers.By the DE 10 2005 059 482 A1 a refrigerant collector with a liquid separator was known which is formed as a bell-shaped baffle plate and is arranged above the inlet of a suction tube. The baffle thus shields the inlet of the suction pipe from the refrigerant flowing into the collector and prevents a "short-circuit flow" to the outlet of the collector.

Bekannt ist es auch, einen Kältemittelsammler mit einem inneren Wärmeübertrager zu einer Baueinheit zu integrieren, welche in der DE 10 2006 031 197 A1 offenbart ist.It is also known to integrate a refrigerant collector with an internal heat exchanger to a structural unit, which in the DE 10 2006 031 197 A1 is disclosed.

Durch die US 4,651,540 A wurde ein Kältemittelsammler mit einem Flüssigkeitsabscheider bekannt, welcher auf seiner Oberseite einen spiralförmig ausgebildeten Kanal aufweist, durch welchen der eintretenden Kältemittelströmung eine tangentiale Strömungsrichtung erteilt wird. Nach Austritt aus dem spiralförmigen Kanal trifft die Kältemittelströmung auf die Behälterinnenwand und strömt über einen Ringspalt in den unteren Bereich des Behälters, wo sich die flüssige Phase des Kältemittels sammelt.By the US 4,651,540 A a refrigerant collector has been known with a liquid separator, which has on its upper side a spiral-shaped channel through which the incoming refrigerant flow is given a tangential flow direction. After emerging from the spiral channel, the refrigerant flow hits the container inner wall and flows through an annular gap in the lower region of the container, where the liquid phase of the refrigerant collects.

Durch die DE 103 00 801 B3 wurde ein Kältemittelsammler mit einem Flüssigkeitsabscheider bekannt, welcher eine spiralige Führungsfläche aufweist, welche dem zuströmenden Kältemittel eine Wirbel-Strömungskomponente, d. h. einen Drall erteilt, wodurch das Kältemittel aufgrund von Zentrifugalkräften in flüssige und gasförmige Phasen getrennt werden soll. Nach Austritt aus dem umfangssetiig geschlossenen spiralförmigen Kanal trifft das flüssige Kältemittel auf die Innenwand des Behälters, an welcher es nach unten abläuft.By the DE 103 00 801 B3 has been known a refrigerant collector with a liquid separator, which has a spiral guide surface, which gives the inflowing refrigerant a vortex flow component, ie a swirl, whereby the refrigerant is to be separated due to centrifugal forces in liquid and gaseous phases. After emerging from the circumferentially closed spiral channel, the liquid refrigerant hits the inner wall of the container, where it runs down.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Kältemittelsammler der eingangs genannten Art derart zu gestalten, dass ein möglichst hoher Abscheidegrad, d. h. ein möglichst hoher dampfförmiger Anteil für das aus dem Sammler austretende Kältemittel erreicht wird.It Object of the present invention, a refrigerant collector of the type mentioned above to be designed such that a possible high separation efficiency, d. H. the highest possible vapor content for the refrigerant leaving the collector is reached.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.The The object of the invention is characterized by the features of claim 1 solved. Advantageous embodiments emerge the dependent claims.

Erfindungsgemäß weist der Flüssigkeitsabscheider, angrenzend an eine Prallfläche, eine Mantelfläche auf, auf der schraubenlinienförmig verlaufende Leitflächen angeordnet sind. Dabei sind die Leitflächen mindestens zweigängig, vorzugsweise dreigängig – nach Art eines Bewegungsgewindes – auf der Mantelfläche angeordnet. Die in den Sammler eintretende, in flüssiger und gasförmiger Phase vorliegende Kältemittelströmung trifft zunächst auf die Prallfläche des Flüssigkeitsabscheiders, wo ein Anhaften der Flüssiganteile des Kältemittels und ein radial gerichtetes Abströmen bis zur Kante des Flüssigkeitsabscheiders erfolgen. Danach trifft das Kältemittel auf die schraubenförmigen Leitflächen, wodurch dem Kältemittel eine Drallströmung aufgezwungen wird, mit der Folge, dass die Flüssigkeitsteilchen im Kältemittel aufgrund von Zentrifugalkräften nach außen, d. h. an die Behälterinnenwand gedrängt werden. Damit wird der Vorteil einer wirksamen Trennung von flüssiger und gasförmiger Phase des Kältemittels erreicht, was zu einem hohen Dampfgehalt für das austretende Kältemittel führt.According to the invention the liquid separator, adjacent to a baffle, a lateral surface on which is helical extending guide surfaces are arranged. Here are the fins at least two courses, preferably three courses - after Type of movement thread - on the lateral surface arranged. The entering into the collector, in liquid and gaseous phase present refrigerant flow first meets the baffle of the liquid separator, where an adhesion of the liquid components of the refrigerant and a radially directed outflow to the edge of the Liquid separator done. After that the refrigerant hits on the helical fins, causing the Refrigerant is forced on a swirl flow, with the result that the liquid particles in the refrigerant due to centrifugal forces to the outside, d. H. be urged to the container inner wall. In order to The advantage of an effective separation of liquid and gaseous phase of the refrigerant reaches, resulting in a high vapor content for the exiting refrigerant leads.

Nach einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist zwischen der Mantelfläche mit Leitflächen und der Innenwand des Behälters ein Ringspalt belassen, d. h. die Außenkanten der schraubenlinienförmig verlaufenden Leitflächen liegen nicht an der Innenwandung des Behälters an, vielmehr wird die Gesamtdurchtrittsquerschnittfläche erweitert und damit die Strömungsgeschwindigkeit reduziert, wodurch die Strömung beruhigt wird, d. h. es tritt weniger Turbulenz auf. Damit wird der Vorteil erreicht, dass sich zusätzlich zu der durch die Leitflächen erzeugten drallförmigen Kanalströmung eine Bypassströmung ausbildet, welche vorwiegend vertikal bzw. in Axialrichtung des Behälters ausgerichtet ist. Die Bypassströmung bildet somit einen „Flüssigkeits-Vorhang” zwischen den Leitflächen und der Behälterinnenwand, was den Vorteil mit sich bringt, dass die aufgrund der Drallströmung nach außen geförderten Flüssigkeitsteilchen sofort von der nach unten gerichteten Bypassströmung mitgerissen werden. Damit wird die Abscheidung der flüssigen Phase des Kältemittels entscheidend verbessert. Darüber hinaus ergibt sich als Vorteil ein relativ geringer Druckabfall für das durch den Sammler strömende Kältemittel, was sich günstig auf die Antriebsleistung des Kompressors auswirkt. Ferner wird ein stabilerer Dampfgehalt am Kältemittelauslass, d. h. mit geringeren Schwankungen erreicht, wodurch auch der Wirkungsgrad der Anlage geringeren Schwankungen unterworfen ist.According to a particularly advantageous embodiment, an annular gap is left between the lateral surface with guide surfaces and the inner wall of the container, ie the outer edges of the helically extending guide surfaces are not on the inner wall of the container, but the total passage cross-sectional area is expanded and thus reduces the flow velocity, whereby the flow is calmed, ie there is less turbulence. Thus, the advantage is achieved that, in addition to the swirl-shaped channel flow generated by the guide surfaces, a bypass flow is formed, which is oriented predominantly vertically or in the axial direction of the container. The bypass flow thus forms a "liquid curtain" between the baffles and the container inner wall, which entails the advantage that the liquid particles conveyed outwards due to the swirl flow are immediately entrained by the downward bypass flow. This is the deposition of the liquid phase of the cold decisively improved. In addition, there is the advantage of a relatively low pressure drop for the refrigerant flowing through the collector, which has a favorable effect on the drive power of the compressor. Furthermore, a more stable vapor content at the refrigerant outlet, that is achieved with smaller fluctuations, whereby the efficiency of the system is subject to lower fluctuations.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Ringspalt eine Spaltweite von 0.5 bis 3 mm aufweist. Vorteilhaft ist ferner, wenn der Ringspalt eine Querschnitts- oder Durchtrittsfläche im Bereich von 100 bis 400 mm2, vorzugsweise im Bereich von 200 bis 300 mm2 aufweist.According to a further advantageous embodiment, it is provided that the annular gap has a gap width of 0.5 to 3 mm. It is also advantageous if the annular gap has a cross-sectional or passage area in the range of 100 to 400 mm 2 , preferably in the range of 200 to 300 mm 2 .

Damit wird der Vorteil erreicht, dass zusätzlich zu der über die Leitflächen erzeugten Drallströmung eine deutliche Bypassströmung ermöglicht wird, welche die nach außen gedrängten Flüssigkeitsteilchen mitnimmt und am Boden des Behälters abscheidet.In order to the advantage is achieved that in addition to the over the baffles produced a swirling flow a significant Bypass flow is allowed, which the after externally crowded liquid particles entrains and deposits on the bottom of the container.

Besonders vorteilhaft für die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Flüssigkeitsabscheiders ist es, wenn ein definiertes Verhältnis zwischen dem Bypassquerschnitt, d. h. der Ringspaltquerschnittsfläche und dem Gesamtkanalquerschnitt, der sich aus der Summe der Einzelkanalquerschnitte zusammensetzt, eingehalten wird. Dieses Verhältnis liegt im Bereich von 2 bis 4 und beträgt vorzugsweise 3, d. h. die Ringspaltfläche beträgt im bevorzugten Fall das Dreifache der Gesamtkanalquerschnittsfläche des Abscheiders. Damit werden eine besonders wirksame Flüssigkeitsabscheidung bei relativ geringem Druckabfall für das Kältemittel und eine hohe Dampfqualität erreicht.Especially advantageous for the mode of action of the invention Liquid separator is when a defined ratio between the bypass cross section, d. H. the annular gap cross-sectional area and the total channel cross section, which is the sum of the individual channel cross sections composed, is complied with. This ratio is in the range of 2 to 4 and is preferably 3, d. H. the annular gap area is in the preferred case three times the total channel cross-sectional area of the separator. This will be a particularly effective liquid separation at a relatively low pressure drop for the refrigerant and achieved a high steam quality.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist im Behälter ein Saugrohr angeordnet, welches vorzugsweise U-förmig ausgebildet ist und ausgangsseitig durch die Prallfläche des Flüssigkeitsabscheiders geführt ist, während der Eingang des Saugrohres durch die Prallfläche gegenüber dem Behältereinlass abgeschirmt ist. Damit wird eine Kurzschlussströmung zwischen Kältemitteleinlass und -auslass verhindert.In Another advantageous embodiment is in the container Suction tube arranged, which is preferably U-shaped is and output side by the baffle of the liquid separator is guided while the inlet of the suction pipe through the baffle opposite the container inlet is shielded. This will cause a short circuit flow between Refrigerant inlet and outlet prevented.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Kältemittelsammler mit erfindungsgemäßem Flüssigkeitsabscheider mit einem inneren Wärmeübertrager des Kältemittelkreislaufes zu einer Baueinheit, einer so genannten Kombieinheit integriert. Damit ergibt sich eine kompakte Bauweise von zwei Komponenten des Kältemittelkreislaufes, verbunden mit einer thermischen Kopplung zwischen der Niederdruckseite und der Hochdruckseite des Kältemittelkreislaufes.To Another preferred embodiment is the refrigerant collector with inventive liquid separator with an internal heat exchanger of the refrigerant circuit integrated into a unit, a so-called combination unit. This results in a compact design of two components of the Refrigerant circuit connected to a thermal Coupling between the low pressure side and the high pressure side of the refrigerant circuit.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben, wobei sich auch weitere Merkmale und Vorteile ergeben. Es zeigenOne Embodiment of the invention is in the drawing and will be described in more detail below, wherein There are also other features and benefits. Show it

1 einen Längsschnitt durch einen Kältemittelsammler mit erfindungsgemäßem Flüssigkeitsabscheider, 1 a longitudinal section through a refrigerant collector with inventive liquid separator,

2 einen Längsschnitt des Behälters gemäß 1 in perspektivischer Darstellung, 2 a longitudinal section of the container according to 1 in perspective,

3 die Anordnung des erfindungsgemäßen Flüssigkeitsabscheiders in einem vergrößerten Teilschnitt und 3 the arrangement of the liquid separator according to the invention in an enlarged partial section and

3a eine Ansicht von oben auf den Flüssigkeitsabscheider. 3a a view from above of the liquid separator.

1 zeigt einen Kältemittelsammler 1, auch Kältemittelakkumulator oder kurz Sammler genannt, für einen nicht dargestellten Kältemittelkreislauf, vorzugsweise einen mit CO2 bzw. R744 betriebenen Kältemittelkreislauf für eine Kraftfahrzeugklimaanlage. Der Sammler 1 weist einen kreiszylindrischen Behälter 2 auf, der durch einen Deckel 3 kältemitteldicht und druckfest verschlossen ist. Der Deckel 3 ist als Kältemittelanschlussflansch ausgebildet und weist eine Eingangsöffnung 4, welche stromabwärts von einem nicht dargestellten Verdampfer des Kältemittelkreislaufes angeordnet ist, und eine Ausgangsöffnung 5 auf, welche stromaufwärts in Richtung eines nicht dargestellten Kompressors angeordnet ist. Innerhalb des Behälters 2 ist ein U-förmig ausgebildetes Saugrohr 6 angeordnet, welches ein eingangsseitiges Ende 6a, ein ausgangsseitiges Ende 6b sowie einen bogenförmigen Bereich 6c aufweist. Im oberen Bereich des Behälters 2 und unterhalb der Eingangsöffnung 4 ist ein Flüssigkeitsabscheider 7 angeordnet, welcher etwa topfförmig ausgebildet ist und auf seinem Umfang schraubenlinienförmig ausgebildete Leitflächen 8 aufweist. Zwischen dem Flüssigkeitsabscheider 7, im Folgenden auch kurz Drallabscheider 7 genannt, ist ein Ringspalt 9 belassen, auf welchen unten genauer eingegangen wird. Das eingangsseitige Ende 6a ist innerhalb des topfförmigen Drallabscheiders 7 angeordnet und wird von einem Gasfilter 10 umschlossen. Das eingangsseitige Ende 6a des Saugrohres 6 ist somit durch den Drallabscheider 7 gegenüber dem durch die Eingangsöffnung 4 einströmenden Kältemittel abgeschirmt. Das ausgangsseitige Ende 6b ist druck- und kältemitteldicht mit dem Deckel 3 im Bereich der Austrittsöffnung 5 verbunden, vorzugsweise durch Einwalzen in die Wandung der Bohrung 5. Im bogenförmigen Bereich 6c des Saugrohres 6 ist ein Ölfilter 11 angeordnet, über welches aus dem Kältemittel abgeschiedenes Verdichterschmiermittel abgesaugt und Schmutzpartikel zurückgehalten werden. 1 shows a refrigerant collector 1 , also called refrigerant accumulator or short collector, for a refrigerant circuit, not shown, preferably a operated with CO 2 or R744 refrigerant circuit for a motor vehicle air conditioning. The collector 1 has a circular cylindrical container 2 on top of that by a lid 3 refrigerant seal and pressure-tight. The lid 3 is designed as a refrigerant connection flange and has an inlet opening 4 , which is arranged downstream of an unillustrated evaporator of the refrigerant circuit, and an output port 5 which is arranged upstream in the direction of a compressor, not shown. Inside the container 2 is a U-shaped suction tube 6 arranged, which has an input-side end 6a , an exit end 6b and an arcuate area 6c having. In the upper part of the container 2 and below the entrance opening 4 is a liquid separator 7 arranged, which is approximately pot-shaped and formed on its circumference helical guide surfaces 8th having. Between the liquid separator 7 , hereinafter also briefly spin separator 7 called, is an annular gap 9 which will be discussed in more detail below. The input end 6a is inside the cup-shaped swirl separator 7 arranged and is by a gas filter 10 enclosed. The input end 6a of the suction pipe 6 is thus through the swirl separator 7 opposite to that through the entrance opening 4 shielded incoming refrigerant. The output end 6b is pressure and refrigerant tight with the lid 3 in the area of the outlet opening 5 connected, preferably by rolling into the wall of the bore 5 , In the arched area 6c of the suction pipe 6 is an oil filter 11 arranged, sucked over which separated from the refrigerant compressor lubricant and dirt particles are retained.

2 zeigt den aufgeschnittenen Sammler 1 in einer perspektivischen Darstellung mit einer Außenansicht des Drallkörpers 7, welcher eine eben ausgebildete Drallfläche 7a und eine zylindrische Mantelfläche 7b aufweist, von welcher drei schraubenlinienförmig ausgebildete Leitflächen 8a, 8b, 8c abragen. Die Leitflächen 3a bilden quasi ein dreigängiges Bewegungsgewinde, wobei die Anordnung der Leitflächen auch zwei oder viergängig ausgebildet sein kann. 2 shows the cut collector 1 in a perspective view with an external view of the swirl body 7 , which has a newly formed swirl surface 7a and a cylindrical outer surface 7b has, of which three helically shaped guide surfaces 8a . 8b . 8c protrude. The fins 3a form quasi a three-pronged movement thread, wherein the arrangement of the guide surfaces can also be formed two or four-way.

3 zeigt einen vergrößerten Teilschnitt des Drallabscheiders 7 und seine Anordnung im Behälter 2, welcher eine zylindrische Innenwand 2a und eine Zylinderachse a aufweist. Zwischen zwei benachbarten Leitflächen 8a, 8b, welche senkrecht von der Mantelfläche 7b abragen, ist ein schraffiert dargestellter Einzelkanalquerschnitt mit der Durchtrittsfläche AK gebildet. Da die Leitflächen 8a, 8b, 8c dreigängig angeordnet sind, ergibt sich ein Gesamtkanalquerschnitt AKges = 3 AK. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, haben die Außenkanten der Leitflächen 8a, 8b, 8c keinen Kontakt mit der Innenwand 2a, vielmehr ist zwischen diesen ein Ringspalt 9 belassen, welcher in 3a, d. h. in einer Ansicht von oben als schraffierte Kreisringfläche ARS dargestellt ist. Man erkennt ferner aus 3a die in Umfangsrichtung versetzte Anordnung der drei Leitflächen 8a, 8b, 8c, welche jeweils um 120° gegeneinander versetzt sind. Die Leitflächen 8 können einen Umfangs- oder Überdeckungswinkel im Bereich von 180° bis 400°, vorzugsweise von 270° bis 360° aufweisen. 3 shows an enlarged partial section of the swirl 7 and his arrangement in the container 2 which has a cylindrical inner wall 2a and a cylinder axis a. Between two adjacent fins 8a . 8b which is perpendicular to the lateral surface 7b protrude, a hatched illustrated single channel cross section is formed with the passage area A K. Because the fins 8a . 8b . 8c are arranged three- speed , results in a total channel cross-section A Kges = 3 A K. As can be seen from the drawing, the outer edges of the fins 8a . 8b . 8c no contact with the inner wall 2a rather, there is an annular gap between them 9 leave which in 3a , That is, in a view from above as a hatched annular surface A RS is shown. It also recognizes 3a the circumferentially offset arrangement of the three baffles 8a . 8b . 8c , which are each offset by 120 ° from each other. The fins 8th may have a circumferential or coverage angle in the range of 180 ° to 400 °, preferably 270 ° to 360 °.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Verhältnis V von Ringspaltfläche ARS zu Gesamtkanalfläche AKges definiert, welches in einem Bereich von 2 ≤ V ≤ 4 gewählt ist, vorzugsweise ist ein Wert von V = 3 vorgesehen. Die Wahl dieses Verhältnisses V ist maßgebend für die Ausbildung der Strömung am Drallabscheider 7 und damit für die Trennung von gasförmiger und flüssiger Phase des Kältemittels, d. h. letztendlich für die Dampfqualität des austretenden Kältemittels.According to a preferred embodiment, a ratio V of annular gap area A RS to total channel area A Kges is defined, which is selected in a range of 2 ≦ V ≦ 4, preferably a value of V = 3 is provided. The choice of this ratio V is decisive for the formation of the flow at the swirl separator 7 and thus for the separation of gaseous and liquid phase of the refrigerant, ie ultimately for the steam quality of the exiting refrigerant.

Die Funktion des erfindungsgemäßen Flüssigkeitsabscheiders 7 oder des so genannten Drallabscheiders 7 wird im Folgenden beschrieben: Das Kältemittel, welches in dampfförmiger und flüssiger Phase vorliegt, tritt durch den Eingang 4 in den Sammler 1 ein und trifft dann zunächst auf die Prallfläche 7a des Drallabscheiders 7, wo flüssige Anteile an der Prallfläche 7a anhaften und in einer radial gerichteten Strömung nach außen fließen, bis sie auf die Leitflächen 8a, 8b, 8c treffen. Die schraubenförmig angeordneten Leitflächen 8a, 8b, 8c prägen der Kältemittelströmung eine Drallströmung auf, welche eine Fliehkraftwirkung auf die Flüssiganteile ausübt und diese nach außen in den Ringspalt 9 drängt. Im Ringspalt 9 bildet sich eine im Wesentlichen in Richtung der Zylinderachse a ausgerichtete Bypassströmung des Kältemittels aus, welche die von den Leitflächen 8a, 8b, 8c nach außen geschleuderten Flüssiganteile aufnimmt und in den unteren Bereich des Behälters transportiert. Das Charakteristische des Drallabscheiders 7 besteht darin, dass sich einerseits eine Drallströmung in den Kanalquerschnitten zwischen den Leitflächen 8a, 8b, 8c und andererseits eine Bypassströmung im Ringspalt 9 ausbilden. Damit wird einerseits die Fliehkraft zur Abscheidung von Flüssiganteilen des Kältemittels genutzt und andererseits durch die Bypassströmung ein schneller wirksamer Abtransport bei geringem Druckabfall erzielt. Maßgeblich für die Wirksamkeit ist die Einstellung der Strömungsverhältnisse in den Kanalquerschnitten und in dem Ringspaltquerschnitt, wobei sich die oben erwähnten Verhältnisse aufgrund von Messungen der Anmelderin als vorteilhaft erwiesen haben. Darüber hinaus erfolgt durch die Querschnittserweiterung infolge des Ringspaltes eine Beruhigung der Kältemittelströmung, die zu geringeren Turbulenzen führt, wodurch der Abscheidewirkungsgrad erhöht wird. Das flüssige Kältemittel sinkt im Behälter 2 nach unten und sammelt sich im unteren Bereich. Über dem Kältemittelspiegel befindet sich die gasförmige Phase, welche über das eingangsseitige Ende 6a, vgl. insbesondere 1 mit Pfeil, nach Filterung durch den Gasfilter 10 angesaugt und über das ausgangsseitige Ende 6b des Saugrohres 6 am Ausgang 5 abgesaugt wird.The function of the liquid separator according to the invention 7 or the so-called spin separator 7 is described below: The refrigerant, which is in the vapor and liquid phases, passes through the inlet 4 in the collector 1 and then hits first on the baffle 7a of the swirl separator 7 where liquid portions of the baffle 7a attach and flow outward in a radially directed flow until they reach the fins 8a . 8b . 8c to meet. The helically arranged baffles 8a . 8b . 8c the refrigerant flow to a swirl flow, which exerts a centrifugal force effect on the liquid components and these outward into the annular gap 9 urges. In the annular gap 9 A bypass flow of the refrigerant, which is oriented essentially in the direction of the cylinder axis a, forms that of the guide surfaces 8a . 8b . 8c receives liquid particles spun outwards and transported into the lower area of the container. The characteristic of the vortex separator 7 is that on the one hand a swirl flow in the channel cross sections between the fins 8a . 8b . 8c and on the other hand, a bypass flow in the annular gap 9 form. Thus, on the one hand, the centrifugal force is used for the separation of liquid components of the refrigerant and, on the other hand, the bypass flow achieves a faster effective removal with a low pressure drop. Decisive for the effectiveness is the adjustment of the flow conditions in the channel cross-sections and in the annular gap cross-section, wherein the above-mentioned conditions have proven to be advantageous due to measurements by the applicant. In addition, due to the cross-sectional widening due to the annular gap, a calming of the refrigerant flow, which leads to lower turbulence, whereby the Abscheidewirkungsgrad is increased. The liquid refrigerant sinks in the tank 2 down and collects in the lower area. Above the refrigerant level is the gaseous phase, which is via the input end 6a , see. especially 1 with arrow, after filtering through the gas filter 10 sucked in and over the output end 6b of the suction pipe 6 at the exit 5 is sucked off.

Messungen der Anmelderin haben gezeigt, dass sich mit dem erfindungsgemäßen Drallabscheider 7 hohe Dampfqualitäten, d. h. Gasanteile von über 90% dauerhaft, d. h. bei unterschiedlichen Betriebszuständen der Klimaan tage im Kraftfahrzeug erreichen lassen. Insbesondere haben diese Messungen annähernd konstante, d. h. stabile Dampfgehalte von über 90% bei unterschiedlichen flüssigen Kältemittelmengen im Sammler 1 ergeben. Beim Stand der Technik besteht dagegen das Problem, dass die Dampfqualität mit zunehmendem Füllstand des flüssigen Kältemittels im Sammler abnimmt. Dieser Nachteil wird durch die Erfindung vermieden.Measurements by the Applicant have shown that with the swirl separator according to the invention 7 high steam qualities, ie gas contents of more than 90% permanently, ie days at different operating conditions of Klimaan achieve in the vehicle. In particular, these measurements have approximately constant, ie stable steam contents of over 90% with different liquid refrigerant quantities in the collector 1 result. In the prior art, however, there is the problem that the steam quality decreases with increasing liquid level of the liquid in the collector. This disadvantage is avoided by the invention.

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Claims (10)

Kältemittelsammler (1) mit Flüssigkeitsabscheider (7) für einen Kältemittelkreislauf, insbesondere für Kraftfahrzeugklimaanlagen, wobei der Kältemittelsammler (1) einen Behälter (2) zur Aufnahme des Kältemittels sowie einen Kältemitteleinlass (4) und einen Kältemittelauslass (5) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitsabscheider (7) eine Prallfläche (7a) und eine Mantelfläche (7b) aufweist, auf welcher mindestens zwei schraubenlinienförmig verlaufende Leitflächen (8) angeordnet sind.Refrigerant collector ( 1 ) with liquid separator ( 7 ) for a refrigerant circuit, in particular for motor vehicle air conditioners, wherein the refrigerant collector ( 1 ) a container ( 2 ) for receiving the refrigerant and a refrigerant inlet ( 4 ) and a refrigerant outlet ( 5 ), characterized in that the liquid separator ( 7 ) an impact surface ( 7a ) and a lateral surface ( 7b ), on which at least two helically extending guide surfaces ( 8th ) are arranged. Kältemittelsammler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitflächen (8) als dreigängige Schraubenflächen (8a, 8b, 8c) ausgebildet sind.Refrigerant collector according to claim 1, characterized in that the guide surfaces ( 8th ) as three-flighted screw surfaces ( 8a . 8b . 8c ) are formed. Kältemittelsammler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitflächen (8a, 8b, 8c) radial von der Mantelfläche (7b) abragen und einen Außendurchmesser aufweisen, dass der Behälter (2) eine zylindrische Innenwand (2a) mit einem Innendurchmesser aufweist und dass zwischen dem Innen- und dem Außendurchmesser ein Ringspalt (9) belassen ist.Refrigerant collector according to claim 1 or 2, characterized in that the guide surfaces ( 8a . 8b . 8c ) radially from the lateral surface ( 7b ) protrude and have an outer diameter that the container ( 2 ) a cylindrical inner wall ( 2a ) having an inner diameter and that between the inner and the outer diameter of an annular gap ( 9 ) is left. Kältemittelsammler nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Leitflächen (8a, 8b, 8c) über einen Umfangswinkel im Bereich von 180° bis 400°, vorzugsweise in einem Bereich von 270° bis 360° erstrecken.Refrigerant collector according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the guide surfaces ( 8a . 8b . 8c ) extend over a circumferential angle in the range of 180 ° to 400 °, preferably in a range of 270 ° to 360 °. Kältemittelsammler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringspalt (9) eine Spaltbreite aufweist, die im Bereich von 0,5 bis 3 mm liegt.Refrigerant collector according to claim 3, characterized in that the annular gap ( 9 ) has a gap width that is in the range of 0.5 to 3 mm. Kältemittelsammler nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringspalt (9) eine Querschnitts- oder Durchtrittsfläche (ARS) im Bereich von 100 bis 400 mm2, vorzugsweise im Bereich von 200 bis 300 mm2 aufweist.Refrigerant collector according to claim 3, 4 or 5, characterized in that the annular gap ( 9 ) has a cross-sectional or passage area (A RS ) in the range of 100 to 400 mm 2 , preferably in the range of 200 to 300 mm 2 . Kältemittelsammler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitflächen (8a, 8b, 8c) einen Einzelkanalquerschnitt mit der Durchtrittsfläche (AK) und einen Gesamtkanalquerschnitt mit der Durchtrittsfläche (AKges) bilden, und dass das Verhältnis V von Ringspaltquerschnittsfläche (ARS) zu Gesamtkanalquerschnittsfläche (AKges) im Bereich von 2 ≤ V ≤ 4, insbesondere bei V = 3 liegt.Refrigerant collector according to claim 6, characterized in that the guide surfaces ( 8a . 8b . 8c ) form a single channel cross section with the passage area (A K ) and a total channel cross section with the passage area (A Kges ), and that the ratio V of annular gap cross sectional area (A RS ) to total channel cross sectional area (A Kges ) in the range of 2 ≤ V ≤ 4, in particular at V = 3 is. Kältemittelsammler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Sammlers (1) ein Saugrohr (6) angeordnet ist, dessen ausgangsseitiges Ende (6b) mit dem Kältemittelauslass (5) verbunden ist.Refrigerant collector according to one of the preceding claims, characterized in that within the collector ( 1 ) a suction tube ( 6 ) whose output end ( 6b ) with the refrigerant outlet ( 5 ) connected is. Kältemittelsammler nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Saugrohr (6) U-förmig ausgebildet ist und ein einlassseitiges Ende (6a) aufweist, welches durch die Prallfläche (7a) abgedeckt ist.Refrigerant collector according to claim 8, characterized in that the suction pipe ( 6 ) Is U-shaped and has an inlet end ( 6a ), which by the baffle ( 7a ) is covered. Kältemittelsammler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er mit einem inneren Wärmeübertrager des Kältemittelkreislaufes zu einer Baueinheit, einer so genannten Kombieinheit integriert ist.Refrigerant collector according to one of the preceding Claims, characterized in that it has an inner Heat exchanger of the refrigerant circuit integrated into a unit, a so-called combination unit is.
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