DE102014113793A1 - Refrigerant accumulator, in particular for motor vehicle refrigerant circuits - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Kältemittelakkumulator (1), aufweisend einen Akkubehälter (2) und eine darin angeordnete Saugrohranordnung (3), wobei die Saugrohranordnung (3) aus einem äußeren Saugrohr (4) und einem inneren Saugrohr (5) gebildet ist, die koaxial und zueinander beabstandet angeordnet und über ein Verbindungsteil (6) an den unteren Enden der Saugrohre (4, 5) miteinander einen Strömungspfad (8) bildend verbunden sind und dass im Verbindungsteil (6) radial eine Ölschnüffelbohrung (7) angeordnet ist, die einen Ölsumpfbereich (9) des Akkubehälters (2) mit dem Strömungspfad (8) in der Saugrohranordnung (3) verbindet.The invention relates to a refrigerant accumulator (1) comprising a battery container (2) and a suction tube arrangement (3) arranged therein, wherein the suction tube arrangement (3) is formed by an outer suction tube (4) and an inner suction tube (5) which are coaxial and arranged at a distance from one another and a flow path (8) are connected to one another via a connecting part (6) at the lower ends of the suction tubes (4, 5) and that an oil snubbing bore (7) is arranged radially in the connecting part (6). 9) of the battery container (2) connects to the flow path (8) in the intake manifold (3).
Description
Die Erfindung betrifft einen Kältemittelakkumulator, insbesondere für Kraftfahrzeugkältemittelkreisläufe. Kältemittelakkumulatoren, auch als Kältemittelsammler bezeichnet, werden in Kältemittelkreisläufen eingesetzt, um flüssiges Kältemittel vom Kältemitteldampf zu trennen, wobei auch das Kältemittelöl separiert und gesammelt wird. Der Kältemittelakkumulator wird weiterhin dazu benutzt, um das Kältemittelöl dem Kältemitteldampf in feinster Verteilung zuzugegeben, damit das Kältemittelöl dem Kältemittelverdichter zugeführt wird.The invention relates to a refrigerant accumulator, in particular for motor vehicle refrigerant circuits. Refrigerant accumulators, also referred to as refrigerant accumulators, are used in refrigerant circuits to separate liquid refrigerant from the refrigerant vapor, and also the refrigerant oil is separated and collected. The refrigerant accumulator is further used to add the refrigerant oil to the refrigerant vapor in the finest distribution so that the refrigerant oil is supplied to the refrigerant compressor.
Bei bestimmten Kältemittelkreisläufen kann es vorteilhaft sein, in den Kältemittelakkumulator eine weitere Funktion zu implementieren. Dabei wird ein Wärmeübertrager als Innerer Wärmeübertrager in die Komponente, beispielsweise als Unterkühlungsgegenströmer, integriert. In Kältemittelkreisläufen mit R744 als Kältemittel ist dies beispielsweise vorteilhaft einsetzbar.In certain refrigerant circuits, it may be advantageous to implement in the refrigerant accumulator another function. In this case, a heat exchanger is integrated as an internal heat exchanger in the component, for example as a subcooling countercurrent. In refrigerant circuits with R744 as the refrigerant, this can be advantageously used, for example.
Kältemittelakkumulatoren haben somit zusammengefasst die Aufgabe der Trennung von Flüssigkeit und Gasphase. Weiterhin wird mit der Konstruktion der Kältemittelakkumulatoren über das Absaugen der Gasphase die Ölrückführung in den Kältemittelverdichter realisiert und zusätzlich wird ein Filter für die flüssige Phase in den Kältemittelakkumulator implementiert.Refrigerant accumulators have thus summarized the task of separation of liquid and gas phase. Furthermore, with the construction of the refrigerant accumulators via the suction of the gas phase, the oil return into the refrigerant compressor is realized and, in addition, a filter for the liquid phase is implemented in the refrigerant accumulator.
Im Stand der Technik sind verschiedene Formen von Kältemittelakkumulatoren bekannt. Aus der
Nach der
Die
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Kältemittelakkumulator, insbesondere für Kraftfahrzeugkältemittelkreisläufe, zur Verfügung zu stellen, der eine effektive Trennung von Flüssigkeit und Gasphase erlaubt und zudem ein Rohr zum Absaugen der Gasphase inklusive Ölrückführung aufweist. Der Kältemittelakkumulator soll kostengünstig herstellbar und fertigungstechnisch unaufwändig produzierbar sein. Weiterhin soll die Funktionsfähigkeit der Komponente durch die Integrierbarkeit einer Filteranordnung für das zurückzuführende Kältemittelöl über längere Zeiträume gesichert sein.The object of the invention is to provide a refrigerant accumulator, in particular for motor vehicle refrigerant circuits, which permits effective separation of liquid and gas phase and, moreover, has a pipe for sucking off the gas phase including oil recirculation. The Kältemittelakkumulator should be inexpensive to produce and manufacturing technology inexpensive to produce. Furthermore, the functionality of the component should be ensured by the integrability of a filter arrangement for the refrigerant oil to be returned over longer periods.
Die Aufgabe wird durch einen Gegenstand mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben. The object is achieved by an article having the features according to
Insbesondere wird die Aufgabe der Erfindung durch einen Kältemittelakkumulator für Kraftfahrzeugkältemittelkreisläufe gelöst, der einen Akkubehälter und eine darin angeordnete Saugrohranordnung beinhaltet. Die Saugrohranordnung besteht aus einem äußeren Saugrohr und einem inneren Saugrohr, welche koaxial und zueinander beabstandet zentriert im Akkubehälter angeordnet sind. Das äußere Saugrohr und das innere Saugrohr ist über ein Verbindungsteil an den jeweils unteren Enden der Saugrohre miteinander verbunden. Über dieses Verbindungsteil erstreckt sich der Strömungspfad des Kältemittels im Ringspalt zwischen äußeren und inneren Saugrohr von oben kommend in das Verbindungsteil hinein, wird dort nach innen umgelenkt und verläuft weiter über das innere Saugrohr nach oben. Im Verbindungsteil ist radial eine Ölschnüffelbohrung angeordnet, die einen Ölsumpfbereich des Akkubehälters mit dem Strömungspfad in der Saugrohranordnung verbindet.In particular, the object of the invention is achieved by a refrigerant accumulator for motor vehicle refrigerant circuits, which includes a battery container and a suction tube arrangement arranged therein. The suction tube assembly consists of an outer suction tube and an inner suction tube, which are arranged coaxially centered and spaced apart in the battery container. The outer suction pipe and the inner suction pipe is connected to each other via a connecting part at the respective lower ends of the suction pipes. About this connection part, the flow path of the refrigerant in the annular gap between the outer and inner intake pipe from above comes into the connecting part, where it is deflected inwards and continues to extend over the inner suction pipe upwards. Arranged radially in the connecting part is an oil sniffing bore which connects an oil sump area of the rechargeable battery container to the flow path in the intake manifold arrangement.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Ölschnüffelbohrung im Verbindungsteil in der Höhe der Hälfte des Abstandes zwischen dem unteren Ende des inneren Saugrohres und dem unteren Ende des Verbindungsteils angeordnet.According to a preferred embodiment of the invention, the Ölschnüffelbohrung is arranged in the connecting part in the amount of half the distance between the lower end of the inner suction pipe and the lower end of the connecting part.
Bevorzugt wird das Verbindungsteil im Bereich der Ölschnüffelbohrung von einem Filter umgeben, der das angesaugte Öl aus dem Ölsumpfbereich vor dem Eintritt in die Ölschnüffelbohrung filtert.Preferably, the connecting part is surrounded in the region of the oil sniffing bore by a filter which filters the sucked-in oil from the oil sump area before it enters the oil sniffing bore.
Das Verbindungsteil ist zur 180° Strömungsumkehr des Strömungspfades für die Druckverlustminimierung speziell ausgestaltet. Bevorzugt wird eine ringartig ausgewölbte Kontur vorgesehen, sodass der Strömungspfad radial von außen nach innen und um 180° sich wendend geleitet wird.The connecting part is specially designed for 180 ° flow reversal of the flow path for the pressure loss minimization. Preferably, a ring-like bulged contour is provided, so that the flow path is directed radially from outside to inside and turning by 180 °.
Zur Aufnahme des äußeren Saugrohres ist ein Verbindungsteil am oberen Ende ein Tannenbaumprofil vorgesehen, auf welches das äußere Saugrohr fertigungstechnisch in einfacher Weise aufgeschrumpft werden kann. For receiving the outer suction tube, a connecting part at the upper end of a Christmas tree profile is provided, on which the outer suction tube can be shrunk manufacturing technology in a simple manner.
Das Verbindungsteil weist im Bereich der Ölschnüffelbohrung bevorzugt eine Wandstärke von 0,4 mm bis 3 mm auf. The connecting part preferably has a wall thickness of 0.4 mm to 3 mm in the region of the oil sniff bore.
Die Ölschnüffelbohrung selbst besitzt bevorzugt einen Durchmesser von 0,2 mm bis 3 mm.The Ölschnüffelbohrung itself preferably has a diameter of 0.2 mm to 3 mm.
Zur Konzentrierung des Kältemittelöls im Akkubehälter ist der Ölsumpfbereich nach unten konisch verjüngt ausgebildet, sodass auch bei geringem Kältemittelölvolumen eine relativ große Höhe des Kältemittelölstandes erreicht ist und sich somit die Ölschnüffelbohrung immer im Bereich des separierten Kältemittelöls unterhalb des flüssigen Kältemittels befindet.For concentration of the refrigerant oil in the battery container, the oil sump area is conically tapered downwards, so that even with low refrigerant oil volume a relatively high level of the refrigerant oil level is reached and thus the oil sniff hole is always in the range of the separated refrigerant oil below the liquid refrigerant.
Der Filter für das Kältemittelöl wird bevorzugt als Filterring ausgebildet. Zur Aufnahme des Filterringes sind vorteilhaft am Verbindungsteil Ringwulste angeordnet. Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Akkubehälter in einem druckfesten Außenbehälter angeordnet und zwischen dem Akkubehälter und dem Außenbehälter ist ein Innerer Wärmeübertrager für den Kältemittelkreislauf platziert. Die Ausbildung des Inneren Wärmeübertragers erfolgt gezielt im Ringspalt zwischen dem Akkubehälter und dem Außenbehälter als Rohrwendel. Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, dass der Akkubehälter aus Kunststoff ausgebildet ist. Ein zusätzlicher Vorteil entsteht dann, wenn der Kunststoff mit geringer Wasseraufnahme, wie Polybutylenterephthalat, Polyethylen oder Polypropylen, ausgebildet ist.The filter for the refrigerant oil is preferably formed as a filter ring. For receiving the filter ring annular beads are advantageously arranged on the connecting part. According to an advantageous embodiment, the battery container is arranged in a pressure-resistant outer container and between the battery container and the outer container, an internal heat exchanger for the refrigerant circuit is placed. The formation of the inner heat exchanger is targeted in the annular gap between the battery container and the outer container as a tube coil. It has proved to be particularly advantageous that the battery container is made of plastic. An additional advantage arises when the plastic with low water absorption, such as polybutylene terephthalate, polyethylene or polypropylene, is formed.
Der Akkubehälter wird von einem Akkubehälterdeckel oben verschlossen, welcher im Bereich eines Krümmers eine Öffnung aufweist, die mit einer Kappe verschließbar ausgebildet ist. Für die effiziente Trennung des Flüssigkeitsdampfgemisches ist es vorteilhaft, den Akkubehälterdeckel als Zyklon zur Trennung dieses Gemisches auszugestalten.The battery container is closed at the top by a battery container cover, which has an opening in the region of a bend, which opening is designed to be closable with a cap. For the efficient separation of the liquid vapor mixture, it is advantageous to design the battery container lid as a cyclone for separating this mixture.
Funktionsgemäß scheidet der Akkumulator nicht nur flüssiges Kältemittel sondern auch Kältemittelöl ab. Das Kältemittelöl muss jedoch aus dem Sumpf des Akkumulators wieder heraus befördert und dem im Kreislauf zirkulierenden Kältemittelmassenstrom wieder zu beziehungsweise zum Kältemittelverdichter rückgeführt werden. Dies erfolgt über ein Saugrohr, durch welches das gasförmige Kältemittel zum Austritt strömt. Im Akkumulatorsumpf ist eine kleine Ölschnüffelbohrung angeordnet, durch welche die Gasströmung das Kältemittelöl an- beziehungsweise absaugt. Durch die Ölschnüffelbohrung gelangt allerdings nicht nur Kältemittelöl sondern auch flüssiges Kältemittel, welches der ausströmenden Gasphase einen Flüssigkeitsanteil aufträgt, in den Kältemitteldampfstrom. Dieser unvermeidliche Flüssigkeitsanteil soll in der Regel 10 % vom Gesamtmassenstrom nicht überschreiten. Um dieses Problem zu minimieren wurde der passende Durchmesser der Ölschnüffelbohrung bestimmt, der in der Regel sehr klein ist und zwischen 0,2 bis 3 mm liegt. Übliche Fertigungstoleranzen fallen damit sehr schnell funktional ins Gewicht. Die geometrische Anordnung der Ölschnüffelbohrung hat weiterhin erheblichen Einfluss auf die Empfindlichkeit und die Menge an abgesaugter Flüssigkeit. Die geometrische Anordnung ist nach einem Aspekt der Erfindung entscheidend dafür, ob Fertigungstoleranzen kompensiert werden können oder nicht, beziehungsweise ob sich die abgesaugte Flüssigkeitsmenge stets im spezifizierten Bereich befindet. Functionally separates the accumulator not only liquid refrigerant but also refrigerant oil. However, the refrigerant oil has to be conveyed out of the sump of the accumulator and returned to the refrigerant mass flow circulating in the circuit again to or to the refrigerant compressor. This is done via a suction pipe through which the gaseous refrigerant flows to the outlet. In the accumulator sump a small oil sniffing hole is arranged, through which the gas flow on or sucks the refrigerant oil. However, not only refrigerant oil but also liquid refrigerant, which applies a liquid fraction to the outflowing gas phase, enters the refrigerant vapor stream through the oil sniffing bore. This unavoidable proportion of liquid should generally not exceed 10% of the total mass flow. In order to minimize this problem, the appropriate diameter of the oil sniffer bore was determined, which is usually very small and is between 0.2 to 3 mm. Conventional manufacturing tolerances thus fall very quickly functionally significant. The geometrical arrangement of the oil sniff bore also has a considerable influence on the sensitivity and the amount of extracted liquid. According to one aspect of the invention, the geometric arrangement is decisive for whether manufacturing tolerances can be compensated for or not, or whether the amount of liquid extracted is always in the specified range.
Die Vorteile der Erfindung bestehen in der kosteneffizienten Fertigungsmöglichkeit des Kältemittelakkumulators. Weiterhin ist der Kältemittelakkumulatorbehälter aus Kunststoff fertigbar, wodurch eine gute Wärmedämmung gegenüber der Umgebung realisierbar ist. Konstruktiv ergibt sich ein großer Gestaltungsspielraum, der insbesondere bei der Konstruktion des Zyklons als Flüssigkeitsabscheider vorteilhaft ist. Durch den konisch zulaufenden Ölsumpfbereich wird das Ölsumpfvolumen minimiert und eine verlässliche Absaugung von Kältemittelöl und relativ geringem Anteil an Kältemittelflüssigkeit ermöglicht.The advantages of the invention are the cost-efficient production possibility of the refrigerant accumulator. Furthermore, the Kältemittelakkumulatorbehälter is made of plastic, whereby a good thermal insulation from the environment can be realized. Structurally results in a great deal of creative freedom, which is particularly advantageous in the construction of the cyclone as a liquid separator. The conically tapering oil sump area minimizes the sump volume and enables reliable extraction of refrigerant oil and a relatively low proportion of refrigerant liquid.
Bei der Ausgestaltung des Kältemittelakkumulators als Kombi-Bauteil mit der Integration des Akkumulators und des Inneren Wärmeübertragers in einer Komponente, wird der Innere Wärmeübertrager koaxial um den Akkubehälter herum angeordnet. Dies hat den zusätzlichen Vorteil, dass die Wand des Akkubehälters nicht vom warmen Motorraum beheizt wird, sondern von der Niederdruckseite des Inneren Wärmeübertragers gegen Wärmeeintrag aus dem Motorraum isoliert ist.In the embodiment of the refrigerant accumulator as a combined component with the integration of the accumulator and the internal heat exchanger in a component, the interior heat exchanger is arranged coaxially around the battery container. This has the additional advantage that the wall of the battery container is not heated by the warm engine compartment, but is isolated from the low pressure side of the inner heat exchanger against heat input from the engine compartment.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile von Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen. Es zeigen:Further details, features and advantages of embodiments of the invention will become apparent from the following description of exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings. Show it:
In
Im Zylindermantel
In den
In der äußeren Wand des Verbindungsteils
Das äußere Saugrohr
Die Ringwulste
Nach einer weiteren Ausgestaltung ist das Trockenmittel im Ölsumpfbereich
Die Ölschnüffelbohrung
Die Wandstärke des Verbindungsteils
In
Der Kältemittelakkumulator
In
In ähnlicher Weise hält und beabstandet eine Abdeckplatte, die das äußere Saugrohr
Der Strömungspfad
Im unteren Bereich des Verbindungsteiles
Zur Umlenkung des Strömungspfades
In
In
Für den Kältemittelakkumulator
Im Kältemittelkreislauf muss Trockenmittel vorhanden sein, das üblicherweise im Kältemittelakkumulator
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, die Fähigkeit von Kunststoffen Feuchtigkeit aufzunehmen zu nutzen und diese Feuchtigkeitsaufnahmekapazität für die Kältemitteltrocknung einzusetzen. Damit können Kosteneinsparungen für das Trocknungsmittel sowie eine Erhöhung der Speicherkapazität des Akkumulators für mehr flüssiges Kältemittel erreicht werden.An advantageous embodiment of the invention is to take advantage of the ability of plastics absorb moisture and use this moisture absorption capacity for the refrigerant drying. Thus, cost savings for the desiccant and an increase in the storage capacity of the accumulator for more liquid refrigerant can be achieved.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Kältemittelakkumulator refrigerant accumulator
- 22
- Akkubehälter battery container
- 33
- Saugrohranordnung suction tube
- 44
- äußeres Saugrohr outer suction tube
- 55
- inneres Saugrohr inner suction tube
- 66
- Verbindungsteil connecting part
- 77
- Ölschnüffelbohrung Oil leak detecting port
- 88th
- Strömungspfad flow path
- 99
- Ölsumpfbereich Oil sump area
- 1010
- Filter filter
- 1111
- ringartig ausgewölbte Kontur ring-shaped convex contour
- 1212
- Ringwulst torus
- 1313
- Tannenbaumprofil Tannenbaum profile
- 1414
- Außenbehälter outer container
- 1515
- Innerer Wärmeübertrager Internal heat exchanger
- 1616
- Akkubehälterdeckel Battery container cover
- 1717
- Kappe cap
- 1818
- Deckelteil cover part
- 1919
- Bodenteil the bottom part
- 2020
- Zylindermantel cylinder surface
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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