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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft einen Geräuschdämpfer insbesondere zur Verwendung in Kraftfahrzeugkältemittelkreisläufen, welcher zum Abbau von Druckpulsationen in einem Kältemittelkreislauf dient, wobei der Geräuschdämpfer direkt an einem Kondensator in den Kältemittelkreislauf integrierbar ist, der Geräuschdämpfer ein Gehäuse aufweist, dessen Innenvolumen ein Speichervolumen für das Kältemittel darstellt.
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Stand der Technik
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Zur Klimatisierung von Kraftfahrzeugen ist die Verwendung eines Kompressors zur Verdichtung des Kältemittels erforderlich. Ein solcher Kompressor wird üblicherweise durch einen Riementrieb vom Verbrennungsmotor angetrieben, die Drehzahl des Kompressors steht somit in direktem Zusammenhang mit der Drehzahl des Verbrennungsmotors des Fahrzeugs.
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In der Regel wird ein Hubkolbenkompressor zur Verdichtung des Kältemittels eingesetzt. Der durch den Hubkolbenkompressor erreichte Betriebsdruck des Kältemittels ist nicht konstant, sondern mit Schwankungen überlagert, welche aus der Hubfrequenz des Hubkolbenkompressors resultieren. Die Hubfrequenz ergibt sich aus der Drehfrequenz des Kompressors, welche sich in Folge des im Riementrieb realisierten Übersetzungsverhältnisses und der Drehzahl des Verbrennungsmotors ergibt, multipliziert mit der Kolbenzahl des Hubkolbenkompressors.
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Diese Schwankungen, oder auch Druckpulsationen im Kältemittel, führen an den Rohren und anderen Leitungskomponenten des Kältemittelkreislaufes zu Vibrationen der gleichen Frequenz, welche sich über unterschiedliche Pfade fortpflanzen und schließlich als Luftschall in den Innenraum des Fahrzeugs abgestrahlt werden. Diese mit der Klimatisierung verbundenen Geräusche werden weithin als unangenehm und störend empfunden.
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In Klimaanlagen, die als Kältemittel R134a verwenden, ist es gegebenenfalls möglich die entstehenden Druckpulsationen in den flexiblen Leitungsabschnitten, welche die Bewegungen des Motors relativ zur Fahrzeugstruktur ausgleichen, abzubauen, da diese Leitungsabschnitte als Dehnleitungen wirken können und derart die Druckpulsationen dämpfen.
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In Klimaanlagen, die andere Kältemittel verwenden, können wegen der chemisch-physikalischen Eigenschaften des Kältemittels zum Teil keine Elastomerschläuche zum Ausgleich der Motorbewegungen relativ zur Fahrzeugstruktur verwendet werden. An ihrer Stelle werden metallische Wellrohre verwendet, welche keine Wirkung als Dehnleitung aufweisen. Eine Kompensation der Druckpulsationen ist daher nicht mehr möglich. Um die Druckpulsationen in solchen Kältemittelkreisläufen einzudämpfen müssen Geräuschdämpfer eingesetzt werden.
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Nachteilig am Stand der Technik ist, dass der Einbau von Geräuschdämpfern in einen Kältemittelkreislauf immer mit Zusatzkosten verbunden ist. Zusätzlich zum regulären Kältemittelkreislauf muss ein Geräuschdämpfer hergestellt und verbaut werden. Hierzu wird zunächst ein topfartiges Bauteil gefertigt, wobei in der Regel zwei, oft aber auch drei Einzelteile durch Schweißen oder Löten miteinander verbunden werden, welches dann den Geräuschdämpfer bildet. Das Hauptvolumen des Geräuschdämpfers muss beidseitig Anbindungen für die Kältemittelleitungen erhalten, welche in der Regel ebenfalls unter Zuhilfenahme von Heißfügetechniken angebracht werden.
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Aufgrund der hohen Anforderungen an Dichtheit und Dauerhaltbarkeit muss das Fügen der Bauteile unter Beachtung hoher Qualitätsanforderungen geschehen. Auch spielen die relevanten Betriebsdrücke eine Rolle.
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Aus diesem Grund sind zum Teil höhere Wandstärken erforderlich. Die höheren Wandstärken erfordern auch gleichzeitig eine stabilere Befestigung, um den mechanischen Belastungen, die durch die Erschütterungen infolge des Fahrbetriebs entstehen, widerstanden werden kann.
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Darstellung der Erfindung, Aufgabe, Lösung, Vorteile Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, kostengünstigen Geräuschdämpfer bereitzustellen. Die in möglichst vorteilhafter Form in der Nähe oder an Kondensatoren verbaubar sind.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch einen Verfahren mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.
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Vorteilhaft ist ein Geräuschdämpfer, insbesondere zur Verwendung in Kraftfahrzeugkältemittelkreisläufen, welcher zum Abbau von Druckpulsationen in einem Kältemittelkreislauf dient, und der Geräuschdämpfer direkt an einem Kondensator in den Kältemittelkreislauf integrierbar ist, der Geräuschdämpfer ein Gehäuse aufweist, dessen Innenvolumen ein Speichervolumen für das Kältemittel darstellt und der Geräuschdämpfer, wobei eine erste und eine zweite Öffnung im Gehäuse vorgesehen ist, die als Zu- bzw. als Ablauf für das Kältemittel dienen.
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Weiterhin vorteilhaft ist es, wenn der Geräuschdämpfer zwei Halbschalen aufweist, welche durch Fließpressen herstellbar sind, wobei die Halbschalen rotationssymmetrisch ausgebildet und im Wesentlichen identisch sind, wobei beide Halbschalen eine erste Öffnung und eine ihr gegenüberliegende zweite Öffnung aufweisen, wobei die erste Öffnung einen deutlich größeren Innendurchmesser aufweist als die zweite Öffnung.
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Außerdem vorteilhaft ist es, wenn die erste Öffnung einer der beiden Halbschalen aufgeweitet ist und die zweite Halbschale mit ihrer ersten Öffnung in die aufgeweitete erste Öffnung der ersten Halbschale einsteckbar ist.
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Weiterhin vorteilhaft ist es, wenn die beiden ineinandergesteckten Halbschalen miteinander verschweißt sind. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann es auch vorteilhaft sein, wenn die beiden ineinandergesteckten Halbschalen miteinander durch Druckumformen verbunden sind.
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Weiterhin vorteilhaft ist es, wenn das Gehäuse ein extrudiertes Rohr ist, dessen Enden durch Umformung mittels warmer oder kalter Werkzeuge bearbeitet sind. Durch diese Gestaltung ist eine besonders kostengünstige Herstellung des Geräuschdämpfers in großen Serien möglich.
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Auch vorteilhaft ist es, wenn die äußere Kontur des Rohres der Komponente angepasst ist, an der der Geräuschdämpfer befestigbar ist.
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Weiterhin vorteilhaft ist es, wenn der Geräuschdämpfer in Plattenbauweise herstellbar ist, da so eine besonders einfache und kostengünstige Produktion mit einem hohen Anteil an Gleichteilen möglich ist.
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Außerdem ist es vorteilhaft, wenn der Geräuschdämpfer an einem Plattenkondensator verbaubar ist und hierbei in einem Lötvorgang mit den Platten des Plattenkondensators zu einem Bauten verbindbar ist. Hierdurch kann der Geräuschdämpfer besonders kostengünstig produziert werden und in besonders einfacher Weise mit dem Kondensator verbunden werden.
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Auch ist es vorteilhaft, wenn der Geräuschdämpfer seitlich an einem Sammelrohr eines Kondensators verbaubar ist. Auf diese Weise kann auch ein konventioneller Kondensator mit Kühlrohren und seitlichen Sammelrohren mit einem günstig herzustellenden Geräuschdämpfer in Plattenbauweise kombiniert werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung detailliert erläutert. In der Zeichnung zeigen:
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1 zeigt einen Schnitt durch die Mittelebene eines Geräuschdämpfers, der ein Gehäuse aufweist, welches im Wesentlichen aus zwei rotationssymmetrischen Halbschalen besteht,
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2 zeigt einen Schnitt durch die Mittelebene einer Halbschale, welche einem Walzvorgang unterzogen wird,
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3 zeigt eine Detailansicht einer Halbschale im Schnitt ihrer Mittelebene,
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4 zeigt einen Schnitt durch einen Geräuschdämpfer und ein angedeutetes Sammelrohr eines Kondensators mit welchem der Geräuschdämpfer verbunden ist, und
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5 zeigt einen Schnitt durch die Mittelebene eines in Plattenbauweise hergestellten Geräuschdämpfers, welcher an einem Kondensator verbaut ist.
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Bevorzugte Ausführung der Erfindung
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1 zeigt einen Geräuschdämpfer 1 insbesondere zur Verwendung in einem Kraftfahrzeugkältemittelkreislauf, welcher zum Abbau von Druckpulsationen in einem Kältemittelkreislauf dient. Der Geräuschdämpfer 1 wird direkt an oder in der Nähe eines Gaskühlers, insbesondere eines Kondensators in den Kältemittelkreislauf verbaut.
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Der in 1 gezeigte Geräuschdämpfer 1 besteht aus zwei Halbschalen 2, 3 welche durch Fließpressen erzeugt sind. Die Halbschalen 2, 3 sind rotationssymmetrisch und im Wesentlichen identisch. Beide Halbschalen 2, 3 weisen jeweils eine erste Öffnung 7a, 7b und eine ihr axial gegenüberliegende zweite Öffnung 8a, 8b auf. Die jeweils zweite Öffnung 8a, 8b weist einen wesentlich größeren Innendurchmesser auf als die beiden ersten Öffnungen 7a, 7b.
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Die zweite Öffnung 8b der Halbschale 3 ist aufgeweitet, so dass die Halbschale 2 mit ihrer zweiten Öffnung 8a in die zweite Öffnung 8a der Halbschale 3 einsteckbar ist. Die beiden ineinandergesteckten Halbschalen 2, 3, sind durch ein Schweißverfahren miteinander verbunden.
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In weiteren vorteilhaften Ausführungsformen kann die Verbindung der Halbschalen auch durch alternative Fügeverfahren wie z. B. dem Druckumformen hergestellt werden.
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Auf die jeweils erste Öffnung 7a, 7b folgt ein Übergangsbereich 19a, 19b, welcher die Verbindung zum Anschlussstutzen 6a, 6b darstellt, an welchen die Kältemittelleitungen angeschlossen werden. Die Kältemittelleitungen sind in der Figur nicht dargestellt.
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Einer der Anschlussstutzen 6a, 6b dient dem Kältemittelzulauf in den Geräuschdämpfer und der andere Anschlussstutzen 6a, 6b dem Kältemittelablauf aus dem Geräuschdämpfer.
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Die so miteinander verbundenen Halbschalen 2, 3 bilden das Gehäuse 5 des Geräuschdämpfers 1 und das innere Volumen des Gehäuse 5 das Speichervolumen 4 für das Kältemittel.
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Die beiden Halbschalen 2, 3 bestehen jeweils aus einem dünnwandigen Material, welches sich insbesondere zur Verarbeitung durch Fließpressen eignet. Bei dem gewählten Fügeverfahren zum Verbinden der Halbschalen 2, 3 ist darauf zu achten, dass eine genügend hohe Druckfestigkeit sichergestellt wird, da insbesondere in Kältemittelkreisläufen, in welchen das Kältemittel R 744 verwendet wird, hohe Betriebsdrücke bis ca. 130 bar auftreten können. Das Gehäuse 5 des Geräuschdämpfers 1 muss daher einen Berstdruck von über 350 bar aufweisen.
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2 zeigt eine Halbschale 14, mit einem ähnlichen Aufbau wie Halbschale 2, 3 aus 1. Aus der Halbschale 14 wird durch ein alternatives Verfahren ein Geräuschdämpfer 11 aus nur einer Halbschale 14 erzeugt.
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Hierzu wird die Halbschale 14 mit ihrer großen Öffnung 12 voran in zwei angestellte Walzen 9a, 9b eingezogen und so der Öffnungsquerschnitt durch einen Walzvorgang stark reduziert. Das zwischen den Walzen 9a, 9b eingeführte Innenwerkzeug 10 verhindert ein komplettes Schließen der Halbschale 14. Nach dem erfolgten Walzvorgang wird die so verkleinerte Öffnung 12 entsprechend der vorgesehenen Befestigungsform aufgebohrt um Kältemittelleitungen anbringen zu können.
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Vorteilhaft bei diesem Verfahren ist, dass der Geräuschdämpfer 11 so aus nur einem einzigen Bauteil herstellbar ist.
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3 zeigt eine Detaildarstellung der Halbschalen 3 wie sie bereits in 1 beschrieben wurde. Insbesondere ist hier eine Detaildarstellung des Übergangs vom großen Innendurchmesser wie ihn Öffnung 8b aufweist, auf den verkleinerten Innendurchmesser des Anschlussstutzens 6b dargestellt.
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Zusätzlich weist der Abschnitt 19b eine weitere Durchmesserverkleinerung auf den Innendurchmesser des Abschnitts 18 auf. Die Halbschale 3 weist dadurch nun vier Bereiche unterschiedlichen Innendurchmessers auf.
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Das innere Speichervolumen 4 weist weiterhin den Durchmesser der zweiten Öffnung 8b auf, woraufhin ein Übergang auf den Abschnitt 18 folgt. Auf diesen Abschnitt folgt der aus 1 bekannte Abschnitt 19b worauf der Anschlussstutzen 6b folgt. Der Abschnitt 19b weist einen größeren Innendurchmesser als der Abschnitt 18 auf und der Anschlussstutzen 6b weist seinerseits einen größeren Innendurchmesser als der Abschnitt 19b auf. Die beiden Abschnitte 18, 19b, sowie der Anschlussstutzen 6b weisen alle deutlich kleinere Innendurchmesser als das Speichervolumen 4 mit dem Innendurchmesser der Öffnung 8b auf.
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Die zusätzlich eingebrachte Engstelle des Abschnitts 18 vor dem Übergang zum Anschlussstutzen 6b kann vorteilhafterweise an nur einem der Zu- bzw. Abläufe des Geräuschdämpfers erfolgen oder aber auch an beiden. Sie bietet den Vorteil, dass bei gleichem Innenvolumen 4, eine höhere akustische Dämpfung erzielt wird als bei vergleichbarem Volumen.
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Es ist jedoch darauf zu achten, dass durch die zusätzliche Engstelle 18 kein unzulässig hoher Druckverlust für den Kältemittelkreislauf entsteht. Hierbei kann die Faustformel verwendet werden, dass der Durchmesser der Engstelle 18 mindestens den halben Wert des Rohrdurchmessers aufweisen sollte, den die Zu- bzw. Ableitungen für das Kältemittel aufweisen.
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4 zeigt einen Schnitt durch einen Geräuschdämpfer 20. Dargestellt ist neben dem Gehäuse 21 das innere Speichervolumen 23 des Geräuschdämpfers 20. Der Geräuschdämpfer 20 ist in 4 an einen Kondensator 22 angebracht, welcher schematisch dargestellt ist.
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Die Außenkontur des Geräuschdämpfers 20 weist in dieser Darstellung eine von der kreisrunden Form abweichende Form auf und ist hier insbesondere an die Außenkontur des Kondensators 22, zum Zwecke einer besseren Verbindung angepasst.
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In weiteren vorteilhaften Ausführungsformen ist eine andere Veränderung der Außenkontur denkbar. So kann der Geräuschdämpfer zum Beispiel auch eine abgeflachte Außenkontur aufweisen um besser mit einem Kondensator verbunden werden zu können.
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Die Konturanpassung kann entweder durch einen nachgelagerten Bearbeitungsschritt erfolgen oder aber auch im Falle eines extrudierten Geräuschdämpfers durch die Wahl einer geeigneten Extrudier-Schablone wodurch bereits das Grundrohr mit der gewünschten Außenkontur erzeugt werden kann.
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5 zeigt eine Schnittdarstellung durch die Mittelebene eines Kondensators 25 und eines am Sammelrohr 16 des Kondensators 25 integrierten Geräuschdämpfers 24 in Plattenbauweise.
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Abweichend zu den bisher gezeigten 1 bis 4 ist der Geräuschdämpfer 24 in 5 nun nicht mehr aus einem extrudierten Rohr oder Halbschalen aufgebaut, sondern wird aus einzelnen Platten 30, 31 in Stapelbauweise hergestellt.
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Der Kondensator 25 besteht aus einer Mehrzahl von Kühlrohren 26 zwischen welchen zur besseren Wärmeübertragung Wellrippen 27 angeordnet sind, die jedoch zur besseren Übersichtlichkeit in der Figur nicht durchgehend dargestellt sind.
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Das Kältemittel strömt durch die Kühlrohre 26 in das Sammelrohr 28 und wird im Innenvolumen 29 des Sammelrohres 28 gesammelt. Von dort strömt das Kältemittel durch eine Öffnung 32 welche sich in der Außenwand des Sammelrohres 28 befindet, in ein Speichervolumen 34 des Geräuschdämpfers 24. Aus dem Speichervolumen 34 des Geräuschdämpfers 24 strömt das Kältemittel anschließend durch die Öffnung 33 aus.
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An der Öffnung 33 ist vorteilhafterweise eine Leitung zum restlichen Kältemittelkreislauf angebracht, welche in der 5 jedoch nicht dargestellt ist.
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Der Geräuschdämpfer 24 ist hierbei im Wesentlichen aus zwei Platten 30 und 31 aufgebaut, einer Speicherplatte 30, welche mit dem Sammelrohr 28 verbunden ist und das Speichervolumen 34 ausbildet und einer Deckplatte 31, welche den Speicherraum des Geräuschdämpfers 24 nach außen abschließt.
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In 5 ist die Kombination eines Geräuschdämpfers 24 in Plattenbauweise mit einem herkömmlichen Kondensator 25 gezeigt, der Kühlmittelrohre 26 und seitlich angeschlossenen Sammelrohre 28 aufweist.
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In weiteren vorteilhaften Ausführungsformen ist die Kombination eines solchen Geräuschdämpfer in Plattenbauweise insbesondere mit einem Kondensator, der ebenfalls in Plattenbauweise ausgeführt ist, denkbar. Eine solche Kombination ist besonders vorteilhaft, da durch die ähnliche Bauweise des Kondensators und des Geräuschdämpfers eine einfache Verbindung der beiden Bauteile ermöglicht ist.
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Die zusätzlich benötigten Platten zum Aufbau des Geräuschdämpfers können so, einfach auf den Plattenstapel der den Plattenkondensator bildet, mit aufgestapelt werden und in einem gemeinsamen Lötvorgang zu einem Bauteil verlötet werden.
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Alle Geräuschdämpfer, die in den 1 bis 5 dargestellt sind, ist gemein, dass sie über ein Speichervolumen verfügen, welches durch einen Zu- und einen Ablauf mit dem restlichen Kältemittelkreislauf verbunden ist. Dieses Speichervolumen dient der Beruhigung des Kältemittels und ermöglicht so den Abbau von Druckpulsationen, welche durch den Kältemittelkompressor im Kältemittelkreislauf entstehen.
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Eine Positionierung der Geräuschdämpfer an oder in der Nähe des Kondensators ist hierbei besonders vorteilhaft und sollte nach Möglichkeit erreicht werden. Ziel hierbei ist es, eine funktionsfähige Einheit zwischen Kondensator und Geräuschdämpfer herzustellen um dadurch eine einfache Montage im Fahrzeug zu gewährleisten.
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Der Geräuschdämpfer nach 5 ist auf der Kältemittelauslassseite angeordnet. Er kann alternativ auch auf der Kältemitteleinlassseite angeordnet werden.
