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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft einen Einsatz für einen Kondensator mit einem Sammler, insbesondere nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. Auch betrifft die Erfindung einen solchen Kondensator.
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Stand der Technik
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Kondensatoren für Kältemittelkreisläufe für Klimaanlagen sind im Stand der Technik bekannt. Dabei sind Kondensatoren mit einem Rohr-Rippen-Block mit seitlich an dem Rohr-Rippen-Block angeordneten Sammelrohren bekannt, bei welchen die Enden der Rohre des Rohr-Rippen-Blocks in Öffnungen der Sammelrohre abgedichtet aufgenommen sind. Auch sind Kondensatoren bekannt, bei welchen benachbart eines der Sammelrohre ein Sammler angeordnet ist. Dieser Sammler ist über zwei Überströmöffnungen mit dem benachbarten Sammelrohr fluidverbunden. Dabei weist das Sammelrohr zwischen den beiden Überströmöffnungen eine Trennwand auf, derart, dass die einströmseitige Überströmöffnung mit einem Kondensierbereich des Kondensators in Verbindung steht und die ausströmseitige Überströmöffnung mit einem Unterkühlbereich in Verbindung steht.
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Dies bewirkt, dass bei gefülltem Sammler der Unterkühlbereich vollständig mit kondensiertem Kältemittel befüllt ist, so dass eine stabile Unterkühlung resultiert. Erst wenn die Füllung des Sammlers unterhalb der Überströmöffnung zum Unterkühlbereich fällt, reduziert sich die Unterkühlung des Kältemittels.
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Auch bewirkt das Sammlervolumen eine Phasentrennung zwischen dem dampfförmigen Kältemittel und dem flüssigen Kältemittel, falls das Kältemittel nicht vollständig im Kondensierbereich kondensiert ist. Dazu steigt das dampfförmige Kältemittel im Sammler auf und sammelt sich im oberen Sammlervolumen, während sich im unteren Sammlervolumen das flüssige Kältemittel sammelt.
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Bei modernem Kältemitteln kann allerdings auftreten, dass die Phasentrennung zwischen dem dampfförmigen Kältemittel und dem flüssigen Kältemittel aufgrund nur geringer Dichteunterschiede sehr langsam verläuft, so dass auch dampfförmiges Kältemittel durch die Kältemittelströmung in den Unterkühlbereich gelangt. Dies reduziert die Unterkühlung, weil der Energieentzug nicht zur Unterkühlung sondern zur Kondensation des dampfförmigen Kältemittels führt. Insgesamt wird daher eine geringere mittlere Unterkühlung erreicht.
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Darstellung der Erfindung, Aufgabe, Lösung, Vorteile
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Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen Einsatz für einen Kondensator mit einem Sammler und einen Kondensator mit einem solchen Einsatz in dem Sammler zu schaffen, der einfach und kostengünstig herstellbar ist und dennoch eine gute Unterkühlung des Kältemittels im Kondensator bewirkt.
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Die Aufgabe wird erreicht mit den Merkmalen von Anspruch 1, wonach ein Einsatz für einen Sammler eines Kondensators geschaffen wird, mit einem Grundkörper mit einer Dichtlippe zur Anlage an der Innenwandung des Sammlers axial zwischen den beiden Überströmöffnungen des Sammlers, mit einem Filterelement zur Durchströmung des Fluids, mit einem Fluidumlenkelement und einem Fluidkanal, derart, dass das Fluidumlenkelement den radial einströmenden Fluidstrom in einen axial strömenden Fluidstrom umlenkt und der Fluidkanal die umgelenkte Fluidströmung zum Filter leitet.
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Dabei ist es zweckmäßig, wenn das Fluidumlenkelement als ein rohrförmiges Element gebildet ist, welches mit seinem Außenumfang den Fluidstrom umlenkt und den Fluidkanal im radial inneren Bereich des rohrförmigen Elements bildet. Dadurch kann die Einströmung in den Sammler platzsparend radial außen erfolgen und die Durchleitung zur auslassseitigen Überströmöffnung kann radial innen erfolgen.
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Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn der Fluidstrom radial außen am rohrförmigen Element in eine andere Richtung strömt als radial innen im rohrförmigen Element. Dadurch wird eine doppelte Strömungsweglänge im Vergleich zu der Länge des Fluidumlenkelements erreicht, so dass dadurch eine verbesserte Trennung des dampfförmigen und des flüssigen Fluids erfolgen kann.
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Auch ist es zweckmäßig, wenn an dem rohrförmigen Element an seinem Außenumfang eine im Schnitt bogenförmige Kontur zur Strömungsumlenkung vorgesehen ist. Durch die bogenförmige Kontur, insbesondere als konkave Kontur, wird der Fluidstrom von einer Einströmung in radialer Richtung in eine axiale Strömung innerhalb des Sammlers um etwa 90° umgelenkt.
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Auch ist es vorteilhaft, wenn der Einsatz weiterhin eine Tragstruktur aufweist, welche einen Trocknerbehälter trägt. Als Trocknerbehälter kann ein Säckchen oder ein Käfig vorgesehen sein. Das Säckchen ist vorteilhaft aus einem Kunststoffmaterial, wie aus einem Vlies hergestellt. Als Käfig kann ein Kunststoffkäfig mit Öffnungen zur Durchströmung des Fluids vorgesehen sein, wobei die Öffnungen dennoch so klein sind, dass körniges Trocknermaterial dadurch zurückgehalten wird.
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Auch ist es zweckmäßig, wenn die Tragstruktur durch von dem rohrförmigen Element in axialer Richtung vorstehende Streben gebildet ist, die mittels eines Verbindungsmittels verbunden sind. Dadurch wird ein schlanker domartiger Aufbau erreicht, der den Trocknerbehälter tragen bzw. beabstanden kann.
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Dabei ist es zweckmäßig, wenn das Verbindungsmittel ein offener Ring, ein Kreuz oder eine Platte ist. Dies sorgt dafür, dass der Trocknerbehälter sicher getragen werden kann, so dass er nicht in Richtung auf den Fluidkanal verlagert wird und diesen verstopfen oder blockieren könnte.
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Auch ist es zweckmäßig, wenn der Einsatz mit einem Verschlussstopfen des Sammlers verbindbar oder verbunden ist. Dadurch kann der Einsatz zusammen mit dem Verschlussstopfen montiert werden, was die Herstellung des Kondensators erleichtert.
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Die Aufgabe zum Kondensator wird erreicht mit den Merkmalen von Anspruch 9, wonach ein Kondensator geschaffen wird, mit einem Rohr-Rippen-Block mit Rohren und Rippen, mit beiderseits des Rohr-Rippen-Blocks angeordneten Sammelrohren, wobei Rohrenden der Rohre in Öffnungen der Sammelrohre abgedichtet aufgenommen sind, wobei benachbart zu einem der Sammelrohre ein Sammler angeordnet ist, der Sammler steht über Überströmöffnungen mit dem benachbarten Sammelrohr in Fluidverbindung, wobei in dem Sammler ein obiger Einsatz angeordnet ist.
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Auch ist es zweckmäßig, wenn weiterhin in dem Sammler ein Behälter mit einem Trocknungsmittel angeordnet ist.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind durch die nachfolgende Figurenbeschreibung und durch die Unteransprüche beschrieben.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Nachstehend wird die Erfindung auf der Grundlage zumindest eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Ansicht eines Sammlers eines Kondensators mit einem Einsatz,
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2 eine schematische Ansicht eines Sammlers eines Kondensators mit einem Einsatz,
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3 eine schematische Ansicht eines Sammlers eines Kondensators mit einem Einsatz,
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4 eine schematische Darstellung des Einsatzes,
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5 eine schematische Darstellung eines Einsatzes,
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6 eine schematische Teilansicht eines Sammlers,
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7 eine schematische Darstellung eines Einsatzes, und
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8 eine schematische Darstellung des Einsatzes gemäß 7 in einer anderen perspektivischen Darstellung.
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Bevorzugte Ausführung der Erfindung
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Die 1 zeigt eine schematische Ansicht eines Sammlers 1 eines Kondensators mit einem Einsatz 2. Der Einsatz 2 weist eine umlaufende Dichtlippe 3 auf, die zwischen den beiden Überströmöffnungen 4, 5 angeordnet ist und sich an der Innenwand 6 des rohrförmigen Sammlers 1 abdichtend anlegt. Oberhalb bzw. auf einer Seite der Dichtlippe 3, in axialer Richtung betrachtet, ist der Einsatz 2 rohrförmig ausgebildet und weist einen Fluidkanal 7 auf, der durch das rohrförmige Element 8 radial innerhalb des rohrförmigen Elements 8 gebildet ist. Radial außerhalb des rohrförmigen Elements 8 ist ein Fluidumlenkelement 9 angeordnet, das den Fluidstrom 10, der durch die Überströmöffnung 5 in den Sammler 1 einströmt, von der radialen Einströmrichtung in eine axiale Richtung umlenkt.
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Unterhalb bzw. auf der anderen Seite der Dichtlippe 3 weist der Einsatz 2 einen Filter 11 auf, der beispielsweise netzförmig ausgebildet ist. Am unteren Ende des Einsatzes 2 ist ein Verschluss 12 des rohrförmigen Elements 8 bzw. des Filters 11 vorgesehen. Der Verschluss 12 ist beispielsweise einstückig als Platte mit dem Filter 11 ausgebildet und kann alternativ auch als Filterelement ausgebildet sein.
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Weiterhin weist der Einsatz 2 eine Tragstruktur auf, die gebildet ist durch Streben 13, die sich in axialer Richtung erstrecken und mit einem Verbindungsmittel 14 verbunden sind. Dabei ist es vorteilhaft, wenn eine Anzahl von Streben 13 über den Umfang des Einsatzes 2 verteilt angeordnet ist und dass Verbindungsmittel 14 diese Streben an ihrem axialen Ende verbinden. Auf dem Verbindungsmittel 14, welches als offener Ring, als Kreuz oder auch als eine Platte ausgestaltet sein kann, kann ein Behälter 15 vorgesehen sein, welcher ein Trocknungsmittel 16 beinhaltet. Der Behälter 15 kann dabei mit dem Verbindungsmittel 14 und der Tragstruktur verbunden sein. Alternativ ist der Behälter 15 auch als von der Tragstruktur und dem Verbindungsmittel 14 getrenntes Bauteil ausgebildet, sodass die Tragstruktur den Behälter 15 lediglich trägt bzw. von dem Fluidkanal 7 beabstandet hält.
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Der Behälter 15 kann vorzugsweise als Kunststoffbauteil ausgebildet sein und mit einer Wandung versehen sein, die mit Öffnungen versehen ist, sodass das Fluid durch die Öffnungen ins innere des Behälters 15 strömen kann, um dort das in dem Behälter 15 aufgenommene Trocknungsmittel 15 umströmen zu können. Alternativ kann der Behälter auch als Säckchen ausgebildet sein, welches beispielsweise aus einem Kunststoffvliesmaterial gebildet ist und das trockene Material aufnimmt.
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In der 1 ist zu erkennen, dass das Fluidumlenkelement 9 eine bogenförmige Kontur 17 aufweist, die nach Art einer Hohlkehle zwischen der sich in axialer Richtung erstreckenden Dichtlippe 3 und dem rohrförmigen Element 8 des Fluidkanals 7 erstreckt.
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Dadurch wird erreicht, dass das einströmende Fluid nach Durchströmen der einlassseitigen Überströmöffnungen 5 von einer radialen Einströmungsrichtung in eine axiale Richtung umgelenkt wird, anschließend in axialer Richtung in dem Ringkanal 18 strömt, bevor es im Bereich des Trocknerbehälters 15 um etwa 90° umgelenkt wird und anschließend in axialer Richtung durch den Fluidkanal 7 strömt.
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Die 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei welchem in dem Sammler 50 der Einsatz 51 angeordnet ist. Der Einsatz 51 ist vom Trocknerbehälter 52 getrennt ausgebildet. Der Trocknerbehälter 52 ist als Säckchen zur Aufnahme des Trocknungsmittels ausgebildet. Der Einsatz 51 weist einen rohrförmigen Bereich 54 mit einem sich daran anschließenden Filter 55 auf, wobei in radialer Richtung abstehend die Dichtlippe 56 vorgesehen ist. Das Fluidumlenkelement ist als Hohlkehle 57 bzw. als gekrümmter Bereich ausgebildet, der etwa einen Viertelkreis ausbildet zwischen der Dichtlippe 56, die sich in radialer Richtung erstreckt und dem rohrförmigen Element, das sich in axialer Richtung erstreckt.
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Die 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei welchem in dem Sammler 100 ein Einsatz 101 angeordnet ist, der mäanderförmig ausgebildet ist. Dazu ist ein erstes Element 102 vorgesehen, welches zwei u-förmige Bereiche 103, 104 aufweist, die in radialer Richtung nebeneinander angeordnet sind und einen u-förmigen Filterbereich 105 zwischen sich aufnehmen. Ein weiteres rohrförmiges Element 106 ist vorgesehen, das in die beiden u-förmigen Bereiche 103, 104 in axialer Richtung eingreift. Sowohl das rohrförmige Element 106 als auch die beiden u-förmigen Bereiche 103, 104 sind über radiale Dichtlippen 107, 108 gegenüber der Innenwand 109 des Sammlers 100 abgedichtet. Diese Anordnung des Einsatzes 101 bewirkt, dass das durch die Öffnung 110 einströmende Fluid in einem u-förmigen Strömungskanal 111 einströmt und zuerst von der radialen Richtung in die axiale Richtung umgelenkt wird, anschließend um 180° wieder umgelenkt wird, bevor nach einer weiteren Umlenkung um 180° das Fluid durch den Filter 105 strömen kann.
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Die 4 und 5 zeigen Ausführungsbeispiele eines Einsatzes 200 mit einem Filterelement 201, welches von dem Fluidkanal 202 durch die Dichtlippe 203 beabstandet ist. Im Bereich des Fluidkanals 202 sind die Fluidumlenkelemente 204 als bogenförmige, viertelkreisartige Umlenkelemente ausgebildet. Diese erstrecken sich um das rohrförmige Element 202, welches den Fluidkanal bildet. An dem rohrförmigen Element, welches den Fluidkanal 202 bildet, sind sich in axialer Richtung erstreckende Streben 205 vorgesehen, die an ihren axialen Endbereichen mit einem ringförmigen Verbindungsmittel 206 untereinander verbunden sind, um eine stabile Tragstruktur für den Behälter 207 für das Trocknungsmittel vorzusehen. Zwischen den Streben 205 sind Fenster 208 vorgesehen, durch welche das Fluid von radial außen nach radial innen strömen kann, um anschließend durch den Fluidkanal 202 radial innerhalb des rohrförmigen Elements 202 zu strömen. Der Filter 201 weist eine gitterförmige Struktur 209 auf, die ebenfalls Fenster 210 aufweist, die mit einem feinmaschigen Filtermaterial belegt sind. Weiterhin ist zu erkennen, dass der Filter mittels Haltemitteln 211 an einem Verschlussstopfen 212 angeordnet sein kann, um den Einsatz 200 mit dem Verschlussstopfen 212 formschlüssig zu verbinden, um den Einsatz 200 mit dem Verschlussstopfen 212 einteilig in den Sammler des Kondensators einsetzen zu können.
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Die 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Einsatzes, wobei der Einsatz der 5 im Wesentlichen dem Einsatz der 4 entspricht, wobei die Streben 205 im Ausführungsbeispiel der 5 nicht über einen ringförmigen Bereich an ihrem axialen Ende verbunden sind, sondern über einen kreuzartigen Bereich 250. Die Enden der Streben 205 laufen somit im Wesentlichen um 90° abgewinkelt nach radial innen und treffen dort aufeinander, wobei sie dort miteinander stoffschlüssig verbunden oder einteilig ausgebildet sind. Weiterhin ist zu erkennen, dass die Länge der Streben 205 der 5 sich von der Länge der Streben 205 der 4 unterscheidet, darüber hinaus die beiden Einsätze 200 jedoch im Wesentlichen identisch ausgebildet sind. Das kreuzförmige Element 250 bildet damit zusammen mit den Streben 205 die Tragstruktur zum Tragen des Behälters 251, welcher das Trocknungsmittel enthält.
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Die 6 zeigt schematisch einen Endbereich 301 eines Sammlers 300, wobei der Behälter 302 zur Aufnahme des Trocknungsmittels am Endbereich des Sammlers 300 angeordnet ist und keine direkte Verbindung zu dem Einsatz aufweist, der in der 6 nicht dargestellt ist.
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Die 7 und 8 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Einsatzes 400 mit einem Filterelement 401, welches von dem Fluidkanal 402 durch die Dichtlippe 403 beabstandet ist. Im Bereich des Fluidkanals 402 sind die Fluidumlenkelemente 404 als bogenförmige, viertelkreisartige Umlenkelemente ausgebildet. Diese erstrecken sich ähnlich wie in den 4 und 5 um das rohrförmige Element, welches den Fluidkanal 402 bildet. An dem rohrförmigen Element, welches den Fluidkanal 202 bildet, sind sich in axialer Richtung erstreckende Streben 205 vorgesehen, die an ihren axialen Endbereichen mit einem ringförmigen Verbindungsmittel 406 untereinander verbunden sind, um eine stabile Tragstruktur für einen Behälter für das Trocknungsmittel vorzusehen.
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Das Verbindungselement, hier ein ringförmiges Verbindungselement, ist dabei derart mit einer Modulation ausgebildet, dass es keine über den Umfang betrachtete gleiche Höhe aufweist, sondern die Höhe des Ringelements als Verbindungsmittel 406 ist moduliert, so dass die Hohe an zwei sich gegenüberliegenden Stellen minimal ist und zu dieser Stelle v-förmig auf ein Minimum zuläuft. Das Ringelement besteht somit im Wesentlichen aus zwei Halbkreisförmigen Elementen, die an ihrer axialen Stirnseite bogenförmig gekrümmt sind und sich in den Minima treffen.
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Dadurch ergibt sich für den Trocknerbehälter eine Art Rampe, so dass der Trocknerbehälter sich entlang der Rampe 407 in Richtung auf das lokale Minimum bewegen würde, falls es aus der Minimallage herausgeführt worden sein würde. Der Behälter würde also auf dem Ringelement in Umfangsrichtung gleiten und gleichzeitig zum v-förmigen Minimum gleiten. Dadurch ist eine Richtungsfestlegung für den Trocknerbehälter definiert, so dass der Trockner immer wieder in die gleiche Position bei gleicher Orientierung gelangen würde.
