DE102014208755A1

DE102014208755A1 - Verdampfungseinheit und Klimaanlagenvorrichtung für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102014208755A1
Application number: DE102014208755.4A
Authority: DE
Inventors: Alexander Bopp; Andreas Leister; Kunal Chaudhari
Original assignee: Behr GmbH and Co KG; Behr India Pvt Ltd
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2013-05-09
Filing date: 2014-05-09
Publication date: 2014-11-13

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verdampfungseinheit (20) einer vorzugsweise in einem Kraftfahrzeug zu verwendenden Klimaanlage (10), die ein Expansionsventil (28), einen Verdampfer (12) mit einem Flansch (30) und einen inneren Wärmetauscher (32) umfasst, wobei das Expansionsventil (28) mindestens zwei Sacklöcher (34a, 34b, 34c, 34d) umfasst, um Stifte (60) zum Verbinden des Expansionsventils (28) mit dem Flansch (30) des Verdampfers und/oder mit dem inneren Wärmetauscher (32) und/oder einem Flansch einer Kältefluidrohrleitung zu halten. Die Erfindung betrifft ferner ein Kraftfahrzeug (10) mit einer Expansionseinheit (20).

Description

Die Erfindung betrifft eine Verdampfungseinheit, die insbesondere in einer Klimaanlagenvorrichtung in einem Kraftfahrzeug verwendet werden soll, nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. Die Erfindung betrifft ein Expansionsventil einer Klimaanlagenvorrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 8 sowie ein Kraftfahrzeug.
Eine Klimaanlagenvorrichtung in einem Kraftfahrzeug bezeichnet jede Form der technischen Kühlung, Erwärmung, Be- und Entlüftung, mit der der Zustand der Luft verändert wird, und die Schaffung eines angenehmen Klimas in einem Raum des Kraftfahrzeugs erreicht wird. Eine Verdampfereinheit in einem Kältekreislauf der Klimaanlagenvorrichtung umfasst ganz allgemein einen Verdampfer, ein Expansionsventil und optional einen inneren Wärmetauscher (IWT). Wenn ein innerer Wärmetauscher (IWF) eingebaut ist, erfolgt der Wärmeaustausch des unter hohem Druck stehenden Kältefluids und des unter niedrigem Druck stehenden Kältefluids in dem Kältekreislauf in dem inneren Wärmetauscher (IWT).
In DE 10 2011 014 410 A1 ist eine Verdampfereinheit für eine Klimaanlagenvorrichtung offenbart, die einen Verdampfer, ein Expansionsventil und einen inneren Wärmetauscher umfasst. Das Expansionsventil ist mit einer Montagevorrichtung zusammengebaut, die einteilig mit dem Verdampfer ausgestaltet ist. Die Montagevorrichtung umfasst eine Einlassrohrleitung und eine Auslassrohrleitung für das Kältefluid, wobei die Auslassrohrleitung mit dem Expansionsventil verbunden ist.
In dem Dokument WO 2005/115777 des Standes der Technik ist eine Struktur zum Befestigen eines Rohrs an einem Expansionsventil offenbart. Das Expansionsventil ist unter Verwendung Von Schrauben fixiert, und zwar einer ersten Schraube und einer zweiten Schraube, um das Expansionsventil an einer Fahrzeugplatte zu sichern. Bei den Schrauben handelt es sich um Schrauben mit Kopf.
Da Mehrfachkältekreisläufe verwendet werden und auch bedingt durch die Hybridisierung nimmt die Zahl verschiedener technischer Ausgestaltungen und Ausführungsformen zu. Es müssen daher bei den Automobilherstellern verschiedene Ausführungsformen von Expansionsventilen auf Lager gehalten werden, was zu höheren Kosten für die Lagerhaltung führt. Die Verbindung zwischen dem Expansionsventil und den anderen Teilen der Verdampfungseinheit wie Rohrleitungen für das Kältefluid und dem inneren Wärmetauscher erfordert individuelle Lösungen für den Anschluss des Expansionsventils. Dies führt zu komplexen Montageabläufen und verursacht höhere Kosten. Das neue Expansionsventil kann zudem nicht mithilfe der im Stand der Technik bekannten Befestigungsplatte montiert werden.
Es ist somit die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Lösung für die Montage des Expansionsventils in der Klimaanlagenvorrichtung eines Kraftfahrzeugs zu finden.
Die Aufgabe wird mit einer Verdampfungseinheit einer in einem Kraftfahrzeug zu verwendenden Klimaanlage gelöst, die ein Expansionsventil, einen Verdampfer mit einem Flansch und einen inneren Wärmetauscher umfasst, wobei das Expansionsventil mindestens zwei Sacklöcher umfasst, um Stifte für die Verbindung des Expansionsventils mit dem Flansch des Verdampfers und/oder mit dem inneren Wärmetauscher (IWT) oder mit einem Flansch einer Kältefluidfluidrohrleitung in dem Kältekreislauf zu halten. Das Expansionsventil ist vorzugsweise direkt zwischen dem inneren Wärmetauscher und dem Flansch des Verdampfers angeordnet. Auf jeder Seite des Expansionsventilkörpers werden vorzugsweise zwei Sacklöcher verwendet, und zwar zwei Sacklöcher auf der Seite, die zum Verdampferflansch gerichtet ist, und zwei Sacklöcher auf der Seite, die dem inneren Wärmetauscher zugewandt ist. Das Expansionsventil kann ebenso Verbindungen zu einem Flansch der Kälterohrleitung in dem Kältekreislauf aufweisen, wobei die Sacklöcher in dem Expansionsventil zum Halten von Stiften verwendet werden, die in Bohrungen in dem jeweiligen Flansch stecken. Die Verbindung unter Verwendung des Systems, das eine Bohrung – entweder Sackloch oder Durchgangsbohrung – und Stifte umfasst, bildet eine lösbare Verbindung. Die Verbindung zwischen den Teilen kann einfach hergestellt werden, die Teile sind schnell montiert und sehr schnell getrennt, ohne dass komplizierte Werkzeuge notwendig sind. Bei der Verbindung handelt es sich insbesondere um eine Festpositionsverbindung, die sicherstellt, dass eine Abdichtung zwischen dem Expansionsventil und einem der Flansche gesichert ist. Dies ist beispielsweise von Vorteil bei einer Abdichtung unter Verwendung von O-Ring-Dichtungen, die zur Herstellung einer fluiddichten Verbindung in dem Kältekreislauf verwendet werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Verdampfungseinheit umfasst der Flansch des Verdampfers Durchgangsbohrungen zum Halten der jeweiligen Stifte. Die Durchgangsbohrungen umfassen vorzugsweise einen kreisförmigen Ausschnitt an einem Ende der Durchgangsbohrung, um den Stift, der einen Umfangsvorsprung aufweist, zu fixieren. Der Vorsprung passt in den Ausschnitt der Durchgangsbohrung, wenn die Teile zusammengesetzt sind.
Der Stift mit dem Vorsprung wird in die Bohrung eingeführt, bis der Ausschnitt, der eine Art Stufe bildet, den Stift blockiert.
In einer weiteren Ausführungsform der Verdampfungseinheit umfasst der innere Wärmetauscher Sacklöcher zum Halten der Stifte. Die Sacklöcher umfassen vorzugsweise Ausschnitte zum Blockieren des Stifts, der einen Vorsprung aufweist, in einer bestimmten Position. Bei dem Vorsprung handelt es sich vorzugsweise um einen Umfangsvorsprung an dem zylindrischen Stift, der zumindest teilweise den Umfang des Stifts bedeckt. Wenn das Expansionsventil mit der Rohrleitung des Kältekreislaufs verbunden ist, weist die Rohrleitung vorzugsweise einen Flansch mit Durchgangsbohrungen oder Sacklöchern auf. Die Durchgangsbohrungen oder Sacklöcher weisen Ausschnitte auf, um einen Stift mit Umfangsvorsprüngen zu halten und die Position der Teile in der zusammengebauten Position zu fixieren.
Bei der Verbindung unter Verwendung von Bohrungen und Stiften handelt es sich um eine formschlüssige Verbindung, die für eine vorübergehende Verbindung zwischen den Teilen, insbesondere dem Expansionsventil, dem inneren Wärmetauscher und dem Verdampfer, sorgt. Die Verbindung unter Verwendung von Sacklöchern in dem Expansionsventil und Stiften kann zur Verbindung des Expansionsventils mit jedem beliebigen Flansch, insbesondere mit jedem beliebigen Flansch in dem Kältekreislauf der Klimaanlage, in einer festen Position verwendet werden. Die Sacklöcher in dem Körper des Expansionsventils gewährleisten, dass die Stifte in dem Körper des Expansionsventils blockiert werden, was zu einer besseren und schnelleren Befestigung der Teile im Vergleich zu dem Verfahren nach dem Stand der Technik führt. Die mechanische Stabilität des Expansionsventils kann ebenso verbessert werden, da mehr Material von dem Körper des Expansionsventils übrig bleibt.
Bei dem Material der Stifte handelt es sich insbesondere um ein Polymer oder einen Kunststoff, vorzugsweise einen harten Kunststoff. Es kann ebenso aus Metall, insbesondere legiertem Stahl, gefertigt sein. Werden die Stifte nur zur Vormontage oder vorläufigen Befestigung des Expansionsventils in der Verdampfungseinheit verwendet, sind die Stifte vorzugsweise aus einem Kunststoff oder keramischen Material gefertigt. Aus einem Kunststoff, insbesondere einem stabilen Kunststoff gefertigte Stifte können leicht entfernt werden, wenn die Teile vor einer endgültigen Befestigung in der Klimaanlagenvorrichtung auseinandergebaut werden müssen.
Die Aufgabe wird ebenso mit einem Expansionsventil gelöst, das einen Körper und mindestens zwei Sacklöcher umfasst, um Stifte zum Verbinden des Expansionsventils mit einem Verdampfer und einem inneren Wärmetauscher oder einem Flansch einer Rohrleitung des Kältekreislaufs zu halten und zu blockieren.
Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug umfasst eine Klimaanlagenvorrichtung mit einer Verdampfungseinheit, die ein erfindungsgemäßes Expansionsventil aufweist. Der Einbau der Klimaanlagenvorrichtung kann durch die mögliche Verwendung von am Lager vorrätigen vormontierten Verdampfungseinheiten einfach durchgeführt werden. Die Lagerkapazität kann dadurch vorzugsweise reduziert werden.
Die Erfindung wird ausführlicher unter Verwendung von Ausführungsbeispielen und unter Bezug auf die Zeichnungen erläutert, in denen:
1 ein Kraftfahrzeug mit einer Klimaanlagenvorrichtung zeigt,
2 ein erfindungsgemäßes Expansionsventil zeigt, und
3 das Expansionsventil von 2 in einer ISO-Darstellung zeigt.
1 zeigt eine vereinfachte Darstellung einer Klimaanlagenvorrichtung 10, die in einem (nicht dargestellten) Kraftfahrzeug 10 mit einer Karosserie, einem Motorraum und einem Raum für den Fahrer und die Mitfahrer eingebaut werden soll (nicht alle Teile des Kraftfahrzeugs sind dargestellt). Die Klimaanlagenvorrichtung 10 ist im Motorraum oder im Fahrgastraum angeordnet und weist einen Kanal auf, um die gekühlte und/oder erwärmte Luft in den Raum für die Insassen zu leiten. Die Klimaanlagenvorrichtung 10 umfasst unter anderem eine Verdampfungseinheit 12, einen Gebläselüfter 14, ein Expansionsventil 16, einen Verdichter 17, einen Kondensator 19 mit einem vor dem Kondensator 20 angeordneten Lüfter 22 und einen Behälter/Trockner 24. Die Klimaanlagenvorrichtung 10 wird von einer Steuereinheit gesteuert, die mit Signalleitungen 23 angeschlossen ist. Im Kältekreislauf dehnt sich das verdampfte Kältefluid im Expansionsventil 16 aus und wird in der Niederdruckleitung 25 zum Verdichter 18 transportiert, wo das Fluid verdichtet wird, und wird über eine Hochdruckleitung 27 zum Kondensator 19 transportiert. Im Kondensator 19 wird das Fluid abgekühlt und über die Hochdruckleitung 27 zum Behälter/Trockner 24 und schließlich zurück zum Expansionsventil 16 und über die Hochdruckleitung 25 zurück zum Verdampfer 12 transportiert.
2 zeigt eine erfindungsgemäße Verdampfungseinheit 20, die ein Expansionsventil 28 mit einem Körper 18 umfasst, das zwischen einem Flansch 30 des Verdampfers (nicht dargestellt) und einem inneren Wärmetauscher (IWT) 32 angeordnet ist. Das Expansionsventil 28 umfasst Sacklöcher 34a, 34b, 34c und 34d, die in den Körper 18 gebohrt oder darin ausgebildet sind, wobei auf jeder Seite 36 und 38 des Körpers 18 zwei Sacklöcher 34a und 34b beziehungsweise 34c und 34d angeordnet sind. Der Flansch 30 umfasst zwei Durchgangsbohrungen 40, 42, wobei jede Durchgangsbohrung 40, 42 an dem Ende 44, das in Richtung des Expansionsventils 28 gerichtet ist, zumindest teilweise einen Ausschnitt 46, 48, insbesondere einen gefrästen Ausschnitt 46, 48, mit einem größeren Durchmesser als der Durchmesser der Durchgangsbohrung 40, 42 zeigt.
Der innere Wärmetauscher 32 umfasst Sacklöcher 50, 52, die an dem Ende 54, das in Richtung des Expansionsventils 28 gerichtet ist, zumindest teilweise einen Ausschnitt 56, 58 mit einem größeren Durchmesser als die übrige Durchgangsbohrung 50, 52 aufweist. Eine lösbare Verbindung zwischen dem Flansch 30 und dem Expansionsventil 28 sowie zwischen dem Expansionsventil 28 und dem inneren Wärmetauscher 32 wird durch das Halten von Stiften 60 in den Sacklöchern 34 sowie den Bohrungen 40, 42, 50, 52 hergestellt. Die Stifte 60 weisen über ihre Länge eine zylindrische Form auf, wodurch jeder Stift 60 in dem mittleren Teil 62 zumindest teilweise einen Vorsprung 64 mit einem größeren Durchmesser als der Stift 60 umfasst. Der Vorsprung 64 des Stifts 60 passt in den jeweiligen Ausschnitt 46, 48, 54 und 54 und wird von dem jeweiligen Ausschnitt 46, 48, 56, 58 blockiert.
Bei der Verbindung zwischen dem Expansionsventil 28 und dem Flansch 30 sowie zwischen dem Expansionsventil 28 und dem inneren Wärmetauscher 32 handelt es sich um eine formschlüssige lösbare Verbindung, die als vorübergehende Verbindung bekannt ist. Die Verbindung ist eine leicht herzustellende Verbindung, lösbar und kann die Position des Expansionsventils 28 zwischen dem IWT 32 und dem Flansch 30 in einer genauen und festgelegten Stellung fixieren.
3 zeigt eine Expansionseinheit 29 in einer ISO-Darstellung. Das Expansionsventil 28 ist zwischen dem Flansch 30 des Verdampfers (nicht dargestellt) und dem inneren Wärmetauscher 32 angeordnet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102011014410 A1 [0003]
WO 2005/115777 [0004]

Claims

Verdampfungseinheit (20) einer vorzugsweise in einem Kraftfahrzeug zu verwendenden Klimaanlagenvorrichtung (10), die ein Expansionsventil (16, 28), einen Verdampfer (12) mit einem Flansch (30) und einen inneren Wärmetauscher (32) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Expansionsventil (16, 28) mindestens zwei Sacklöcher (34a, 34b, 34c, 34d) umfasst, um Stifte (60) zum Verbinden des Expansionsventils (28) mit dem Flansch (30) des Verdampfers (12) und/oder mit dem inneren Wärmetauscher (32) und/oder einem Flansch einer Kältefluidrohrleitung zu halten.
Verdampfungseinheit (20) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Körper (18) vorgesehen ist, wobei der Körper (18) zwei Sacklöcher (34a, 34b, 34c, 34d) auf jeder Seite (36, 38) umfasst, wobei eine Seite (36) zu dem Flansch (30) des Verdampfers gerichtet ist, wobei die Seite (38) zum inneren Wärmetauscher (32) oder einem Flansch der Kältefluidrohrleitung gerichtet ist.
Verdampfungseinheit (20) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Flansch (30) Durchgangsbohrungen (40, 42) zum Halten der Stifte (60) umfasst.
Verdampfungseinheit (20) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Wärmetauscher (32) Sacklöcher (50, 52) zum Halten der Stifte (60) umfasst.
Verdampfungseinheit (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sacklöcher (50, 52) des inneren Wärmetauschers (32) Ausschnitte (56, 58) umfassen.
Verdampfungseinheit (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsbohrungen (40, 42) des Flanschs (30) Ausschnitte (46, 48) umfassen.
Verdampfungseinheit (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stifte (60) von den Ausschnitten (40, 42, 50, 52) blockiert sind und dadurch eine formschlüssige Verbindung mit einer festen Position bilden.
Expansionsventil (28), das einen Körper (18) und mindestens zwei Sacklöcher (34a, 34b, 34c, 34d) darin umfasst, um Stifte (60) zum Verbinden des Expansionsventils (28) mit einem Verdampfer und/oder einem inneren Wärmetauscher (32) und/oder einem Flansch einer Rohrleitung des Kältekreislaufs zu halten.
Kraftfahrzeug, das eine Klimaanlagenvorrichtung (10) mit einer Verdampfungseinheit (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 und/oder ein Expansionsventil (28) nach Anspruch 8 umfasst.