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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kältemittel-Akkumulator mit einem integrierten Wärmetauscher für eine Kältemaschine, insbesondere für ein Fahrzeug.
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Kältemaschinen sind heutzutage in Kraftfahrzeug-Klimaanlagen weit verbreitet und tragen maßgeblich zu Komfort und passiver Sicherheit bei. Der Betrieb einer Klimaanlage steigert allerdings bei höheren Außentemperaturen den Verbrauch des Fahrzeugs merklich. Neben diesem Nachteil weisen die heutzutage bei der Neuausrüstung von Fahrzeugen verwendeten Klimaanlagen Kältemittel auf, die in punkto Umweltverträglichkeit und Sicherheit problematisch sind. Aus diesem Grunde wird an Klimaanlagensystemen gearbeitet, die Kohlendioxid (CO2) als Kältemittel einsetzen. CO2 trägt als Kältemittel die Kennung R 744. Es führt bei einem Entweichen zu keiner Ozonschädigung, weist ein geringes Treibhauspotenzial auf und ist als Stoff an sich unbrennbar und ungiftig. Zudem versprechen Klimaanlagen mit CO2 Verbrauchseinsparungen.
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Das Kältemittel CO2 weist im Unterschied zu herkömmlichen Kältemitteln seinen kritischen Punkt bereits bei etwa 31 °C und 74 bar auf, so dass sich das Kältemittel in einem Fahrzeug in der Regel bei einem Teil des Kälteprozesses oberhalb des kritischen Punkts im überkritischen Bereich befindet. CO2-Kälteanlagen unterscheiden sich deshalb von herkömmlichen Klimaanlagen unter anderem dadurch, dass Komponenten, die den sogenannten Hochdruckbereich der Kälteanlage bilden, für vergleichsweise hohe Drücke von bis zu 150 bar ausgelegt sein müssen. Des Weiteren umfassen CO2-Kälteanlagen für Kraftfahrzeuge zur Prozessoptimierung in der Regel einen inneren Wärmetauscher.
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Ein typischer CO2-Kälteprozess ist in 1 schematisch dargestellt. 1 zeigt ein Druck-Enthalpie-Diagramm, wobei die Enthalpie als spezifische Enthalpie an der Abszisse angetragen ist und mit h bezeichnet ist. Der Druck ist mit p bezeichnet und an der Ordinate logarithmisch aufgetragen. Der Bereich des Diagramms weist vier Zustandsbereiche von Kohlendioxid aus: Im Bereich I ist CO2 dampfförmig, in dem von der Linie 1 umgrenzten Bereich liegt ein Zwei-Phasengemisch aus Flüssigkeit und Dampf, auch Nassdampfbereich genannt, vor, im Bereich III ist CO2 flüssig, während der Bereich IV den überkritischen oder superkritischen Bereich kennzeichnet.
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Im Folgenden wird der Betriebszustand beschrieben, bei dem der Kälteprozess auch im überkritischen Bereich arbeitet und der den häufigsten Fall darstellt. Ausgehend von Punkt A wird das CO2 auf einen überkritischen Druck verdichtet (A–B), wobei es sich erwärmt. Danach erfolgt eine isobare Abkühlung (B–C). Eine weitere Abkühlung (C–D) geschieht durch einen bereits erwähnten inneren Wärmetauscher. Eine isenthalpe Expansion (D–E) bringt das Kältemittel in den Nassdampfbereich II. Bei dem Verdampfen (E–F) des flüssigen Anteils findet der eigentliche Kühlvorgang durch das Kältemittel statt. Mittels des inneren Wärmetauschers wird der Nassdampf überhitzt (F–A). In dem inneren Wärmetauscher überträgt also das Kältemittel Wärmeenergie aus seinem Zustand hoher Druck / hohe Temperatur an seinen Zustand niedriger Druck / niedrige Temperatur.
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Neben dem bereits erwähnten inneren Wärmetauscher benötigt ein CO2-Kältemittelkreislauf einen Sammelbehälter, auch Akkumulator genannt, in dem das Kältemittel getrocknet und gegebenenfalls filtriert wird. Außerdem dient ein Akkumulator als Kompensationsraum und Kältemittelspeicher.
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Aufgrund der engen Bauraum-Verhältnisse in Kraftfahrzeugen besteht das Bestreben, mehrere Komponenten ineinander zu integrieren. Es ist bekannt, derartige Akkumulatoren mit einem inneren Wärmetauscher zu kombinieren. Ein solcher Akkumulator mit innerem Wärmetauscher wird in dem Kältekreislauf hinsichtlich seiner Speicherfunktion niederdruckseitig nach dem Verdampfer eingebaut. Er wird von dem Verdampfer mit einem Gemisch aus flüssigem und dampfförmigem Kältemittel mit wechselnder Zusammensetzung beaufschlagt. Des Weiteren führt das Kältemittel ein Kältemittel-Öl mit, das in erster Linie zur Schmierung des Verdichters dient. Die Hauptfunktion des Akkumulators liegt in der Abscheidung des flüssigen Anteils des Kältemittels, die Versorgung des Verdichters mit einer definierten Kältemittelqualität im dampfförmigem Zustand sowie die Rückführung des abgeschiedenen Verdichter-Öls zum Verdichter. Des Weiteren werden in dem Akkumulator differierende Mengen von flüssigem und dampfförmigem Kältemittel gespeichert und das Kältemittel getrocknet und filtriert.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Akkumulator mit innerem Wärmetauscher anzugeben, dessen Aufbau den engen Bauraum-Verhältnissen in modernen Kraftfahrzeugen Rechnung trägt und dessen Funktionalität hinsichtlich Ölrückführung und Wärmeübergang optimiert ist.
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Diese Aufgabe wird durch einen Kältemittel-Akkumulator mit integriertem Wärmetauscher gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Der erfindungsgemäße Kältemittel-Akkumulator mit integriertem Wärmetauscher für eine Kältemaschine, insbesondere für ein Fahrzeug, weist einen Gehäusekorpus auf, wobei der Gehäusekorpus ein oberes Ende und ein unteres Ende umfasst. Des Weiteren weist der Kältemittel-Akkumulator einen mit dem oberen Ende des Gehäusekorpus verbundenen Gehäusekopf auf. Der Gehäusekopf kann beispielsweise über eine Schweißverbindung mit dem Gehäusekorpus verbunden sein. In dem Gehäusekorpus sind eine Akkumulator-Einströmleitung und eine Akkumulator-Abströmleitung angeordnet. Der Kältemittel-Akkumulator weist ferner einen Wärmetauscher-Eingangsanschluss, einen Wärmetauscher-Ausgangsanschluss sowie eine Wärmeübertragerleitung auf. Die Wärmeübertragerleitung verbindet den Wärmetauscher-Eingangsanschluss und den Wärmetauscher-Ausgangsanschluss.
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Erfindungsgemäß sind in dem Gehäusekopf ein Akkumulator-Eingangsanschluss, ein Akkumulator-Ausgangsanschluss sowie der Wärmetauscher-Eingangsanschluss und der Wärmetauscher-Ausgangsanschluss angeordnet.
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Die Anordnung sämtlicher Eingangs- und Ausgangsanschlüsse im Gehäusekopf ist insbesondere für beengte Raumverhältnisse in einem Kraftfahrzeug von großem Vorteil. Die Leitungsführung zu und von dem Akkumulator wird dadurch entscheidend vereinfacht, da Zu- und Abführleitungen nicht an beiden Enden des Gehäusekorpus angeschlossen werden müssen, sondern ein einseitiges Anfahren des Bauteils mit parallel geführten Leitungen möglich ist.
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Darüber hinaus muss für die hochdruckseitigen Leitungen des inneren Wärmetauschers entsprechender Bauraum vorgesehen sein. Durch die Anordnung der niederdruckseitigen Akkumulator-Anschlüsse ebenfalls am Gehäusekopf kann nahezu der gesamte Gehäusekorpus in einer entsprechenden Bauraum-Nische untergebracht werden, ohne dass innerhalb der Nische Leitungen verlaufen müssten.
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Generell wird ein solcher Kältemittel-Akkumulator mit innerem Wärmetauscher in Kraftfahrzeug-Klimaanlagen eingesetzt, er kann aber auch für die Wärmerückgewinnung an anderer Stelle im Fahrzeug, insbesondere auch in einem Elektrofahrzeug, eingesetzt werden.
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Es ist von Vorteil, wenn der Gehäusekorpus einen Wärmetauscher-Abschnitt und einen Akkumulator-Abschnitt aufweist, wobei der Wärmetauscher-Abschnitt im Bereich des oberen Endes des Gehäusekorpus und der Akkumulator-Abschnitt im Bereich des unteren Endes des Gehäusekorpus angeordnet sind.
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Der Gehäusekorpus besitzt aufgrund der Tatsache, dass der Kältemittel-Akkumulator das Kältemittel auch im flüssigen Zustand speichern soll, eine generelle Oben-unten-Ausrichtung. Gemäß der vorteilhaften Ausführungsform ist der Wärmetauscher-Abschnitt und damit auch dessen Funktionalität oberhalb des Akkumulator-Abschnitts angeordnet. Dies stellt eine bauraumoptimierte Anordnung dar, die gleichzeitig die Funktionalität verbessert. Einerseits minimiert die Aufteilung von Akkumulator-Funktion und Wärmetauscher-Funktion entlang der Längsachse des Gehäusekorpus den Bauraumbedarf senkrecht zur Längsachse. Andererseits steht die Wärmetauscherfunktionalität an einer Position zur Verfügung, wo sie vorrangig benötigt wird. Denn eine wichtige Funktion der Wärmeübertragung von der Hochdruckseite auf die Niederdruckseite besteht darin, eine Beaufschlagung des Verdichters ausschließlich mit einem dampfförmigem Kältemittel zu gewährleisten. Es hat sich herausgestellt, dass zu diesem Zweck die Wärmezufuhr über den Wärmetauscher bzw. über die Wärmeübertragerleitung oberhalb des Kältemittelreservoirs im Akkumulator besonders effizient ist.
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Dazu ist es vorteilhaft, wenn die Wärmeübertragerleitung in dem Wärmetauscher-Abschnitt angeordnet ist und der Akkumulator-Abschnitt für eine Speicherung des Kältemittels eingerichtet ist. In diesem Zusammenhang kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Akkumulator-Abströmleitung durch den Wärmetauscher-Abschnitt hindurch verläuft.
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Es kann vorteilhafter Weise vorgesehen sein, dass der Gehäusekorpus eine zylindrische Grundform aufweist. Dies stellt eine besonders bauraumoptimierte Ausführungsform dar. An dem zylinderförmigen Gehäusekorpus kann an dem unteren Ende ein Gehäuseunterteil befestigt sein. Die Befestigung kann insbesondere mittels einer Schweißverbindung realisiert sein. Nachdem das den Gehäusekorpus, das Gehäuseunterteil und den Gehäusekopf umfassende Gehäuse für den in der Hochdruckseite der Kältemaschine herrschenden Druck ausgelegt sein muss, ist die Herstellung der Verbindung zwischen dem Gehäuseunterteil und dem Gehäusekorpus und insbesondere auch zwischen dem Gehäusekopf und dem Gehäusekorpus mittels einer Schweißverbindung von Vorteil.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass in einem Bereich des unteren Endes des Gehäusekorpus ein Ölsumpf vorgesehen ist. In dem Ölsumpf wird von dem Kältemittel mitgeführtes Kältemittel-Öl gesammelt, das zur Schmierung insbesondere des Verdichters vorgesehen ist.
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Es hat sich als Vorteil herausgestellt, wenn der Auslass der Akkumulator-Einströmleitung gegen eine Innenseite des Gehäusekorpus gerichtet ist. Nachdem das von dem Verdampfer kommende Kältemittel ein Gemisch aus flüssiger und dampfförmiger Phase ist, besteht die Gefahr eines Aufschäumens des Kältemittels. Dem kann begegnet werden, wenn das Zwei-Phasen-Gemisch beispielsweise gegen eine Innenwand des Gehäusekorpus, insbesondere im Bereich des Akkumulator-Abschnitts, geleitet wird.
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Vorteilhafterweise sind in dem Akkumulator-Abschnitt eine Prallplatte und/oder eine Trockenkartusche angeordnet. Die Prallplatte hält möglicherweise aufgeschäumtes Kältemittel zurück, sodass es nicht in den Wärmetauscher-Abschnitt gelangt. Die Trockenkartusche wird vorteilhafter Weise von dem Kältemittel durchströmt und nimmt eventuell in dem Kältemittel vorhandene Feuchtigkeit auf.
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Gemäß einer Ausführungsform weist die Akkumulator-Abströmleitung einen Fallabschnitt, einen Steigabschnitt und/oder einen U-förmigen Abschnitt auf, wobei der U-förmige Abschnitt im Ölsumpf angeordnet ist und/oder einen Öleinlass aufweist. Es kann vorgesehen sein, dass die Akkumulator-Abströmleitung zunächst von dem Wärmetauscher-Abschnitt über den Fallabschnitt in den Akkumulator-Abschnitt verläuft, dort über den U-förmigen Abschnitt durch den Ölsumpf verläuft und über den Steigabschnitt zurück in den Wärmetauscher-Abschnitt verläuft. Das über die Akkumulator-Abströmleitung aus dem Akkumulator abgesaugte Kältemittel wird also im Wärmetauscher-Abschnitt angesaugt, verläuft über den Fallabschnitt zu dem U-förmigen Abschnitt, kann dort über einen Saugeffekt an dem Öleinlass eine bestimmte Ölmenge aufnehmen und verläuft über den Steigabschnitt wieder zurück in den Wärmetauscher-Abschnitt.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Akkumulator-Abströmleitung eine Adapterleitung aufweist. Insbesondere kann eine Anbindung der Akkumulator-Abströmleitung über die Adapterleitung an den Akkumulator-Ausgangsanschluss vorgesehen sein. Dies ermöglicht einen insgesamt modularen Aufbau des Akkumulators. Es kann über die Festlegung der Länge der Adapterleitung der Abstand des Akkumulators zu dem Gehäusekopf eingestellt werden. Die Notwendigkeit einer Variation des Abstands des Akkumulators zu dem Gehäusekopf besteht beispielsweise dann, wenn der Akkumulator ohne inneren Wärmetauscher ausgeführt werden soll. Fällt die Wärmetauscher-Funktion weg, kann der Gehäusekorpus kürzer ausgeführt werden und der Gehäusekopf rückt näher an den Akkumulator heran. In einem solchen Fall kann die Adapterleitung unter Umständen ganz entfallen und die Akkumulator-Abströmleitung kann direkt an den Gehäusekopf angeschlossen werden. Die restlichen Akkumulator-Bauteile müssen nicht abgeändert werden, sodass sich bei der Herstellung eine entsprechende Bevorratung vereinfacht. Weiterhin ist denkbar, dass je nach Auslegung der Kältemaschine der Wärmetauscher unabhängig vom Akkumulator in der Größe variiert. Eine solche Variation kann ebenfalls über die Länge der Adapterleitung ausgeglichen werden, ohne dass weitere Akkumulator-Bauteile verändert werden müssten.
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In diesem Zusammenhang kann es vorteilhaft sein, dass die Akkumulator-Abströmleitung eine erste Adapterleitung im Einlassbereich der Akkumulator-Abströmleitung und eine zweite Adapterleitung im Bereich des Akkumulator-Ausgangsanschlusses aufweist. Somit kann nicht nur der Abstand der mit dem Akkumulator-Ausgangsanschluss verbundenen Akkumulator-Abströmleitung an sich ohne sonstige Bauteilveränderungen des Akkumulators angepasst werden, sondern auch die Position des Einlassbereichs der Akkumulator-Abströmleitung. Der Einlassbereich befindet sich generell im Wärmetauscher-Abschnitt und muss angepasst werden, wenn die Wärmetauscher-Funktion entfällt und somit der Gehäusekorpus kürzer ausgeführt wird.
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Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Akkumulator-Abströmleitung mit der zumindest einen Adapterleitung mittels einer Bewegung, insbesondere einer Steckbewegung, entlang einer Längsachse des Gehäusekorpus verbindbar ist. Eine solche Verbindungsmöglichkeit ermöglicht einen besonders einfachen Zusammenbau des Akkumulators und vereinfacht die Modularisierung erheblich.
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In diesem Zusammenhang kann es vorteilhaft sein, wenn in dem Gehäuseunterteil eine Druckfeder angeordnet ist, wobei sich die Druckfeder am Gehäuseunterteil abstützt und eine Kraft auf die Akkumulator-Abströmleitung ausübt. Dabei kann die Kraft vorrangig auf einen Steigabschnitt der Akkumulator-Abströmleitung wirken. Mittels der Druckfeder wird die vorzugsweise als Steckverbindung ausgeführte Verbindung zwischen der Akkumulator-Abströmleitung und der Adapterleitung gesichert.
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Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. Es zeigen:
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1 ein Druck-Enthalpie-Diagramm mit einem beispielhaften Prozessverlauf;
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2 ein Systemfließbild einer beispielhaften Kältemaschine;
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3 eine Draufsicht einer erfindungsgemäßen Ausführungsform eines Akkumulators mit innerem Wärmetauscher;
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4 eine teilweise geschnittene Seitenansicht der Ausführungsform der 3;
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5 eine teilweise geschnittene perspektivische Ansicht der Ausführungsform der 3; und
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6 eine teilweise geschnittene perspektivische Ansicht eines Akkumulators ohne innerem Wärmetauscher.
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2 zeigt ein Systemfließbild einer beispielhaften CO2-Kältemaschine 2. Die Kältemaschine 2 weist einen Verdichter 3, einen Gaskühler 4, ein Expansionsventil 5, einen Verdampfer 6 sowie einen Akkumulator mit innerem Wärmetauscher 10 auf. Der Verdichter 3 komprimiert das vom Akkumulator 10 kommende dampfförmige Kältemittel CO2 (A–B in 1). Dies stellt den Beginn des Hochdruckabschnitts der CO2-Kältemaschine 2 dar. Der Gaskühler 4 kühlt das Kältemittel isobar ab (C–B in 1) und führt es dem inneren Wärmetauscher des Akkumulators 10 zu. In dem Akkumulator 10 mit innerem Wärmetauscher gibt das Kältemittel einen weiteren Teil seiner Wärme ab (C–D in 1), um dann im Expansionsventil 5 isenthalp in den Verdampfer 6 entspannt zu werden (D–E in 1). Mit dem Expansionsventil 5 endet der Hochdruckabschnitt. Nach einem Verdampfen der flüssigen Phase des Kältemittels gelangt es vom Verdampfer 6 als Nassdampf in den Akkumulator 10. In dem Akkumulator 10 wird das Kältemittel gesammelt. Mittels des inneren Wärmetauschers wird das Kältemittel verdampft und dem Verdichter 3 zugeführt.
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Die 3–5 zeigen eine Ausführungsform eines Akkumulators 10 mit integriertem Wärmetauscher im Detail. 4 stellt eine Schnittansicht der 3 entlang der Ebene IV-IV dar. Der Akkumulator 10 weist ein Gehäuse 12 auf, das in einen Gehäusekorpus 14, einen Gehäusekopf 16 und ein Gehäuseunterteil 18 unterteilt werden kann. Sowohl Gehäusekopf 16 und Gehäusekorpus 14 als auch Gehäuseunterteil 18 und Gehäusekorpus 14 sind über Schweißverbindungen miteinander verbunden. Der Gehäusekorpus 12 selbst ist im Wesentlichen zylinderförmig. Der Gehäusekorpus 12 weist eine Längsachse entlang seiner zylindrischen Form auf. Der Gehäusekopf 16 bildet ein oberes Ende und das Gehäuseunterteil 18 bildet ein unteres Ende.
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Der Akkumulator 10 ist eine Kombination aus einem Kältemittel-Akkumulator und einem inneren Wärmetauscher in einem Bauteil. Der Akkumulator-Teil des Akkumulators 10 mit integriertem Wärmetauscher wird in dem Kältekreislauf niederdruckseitig nach dem Verdampfer 6 eingebaut. Der Wärmetauscher-Teil des Akkumulators 10 mit integriertem Wärmetauscher wird hochdruckseitig zwischen Gaskühler 4 und Expansionsorgan 5 eingebunden.
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Zu diesem Zweck weist der Gehäusekopf 16 vier Anschlüsse auf. In 4 sind die hochdruckseitigen Anschlüsse im Querschnitt zu erkennen: Ein Wärmetauscher-Eingangsanschluss 22, der mit dem Gaskühler 4 verbindbar ist, und ein Wärmetauscher-Ausgangsanschluss 20, der mit dem Expansionsventil 5 verbindbar ist, sind an der Oberseite des Gehäusekopfs 16 angeordnet. 3 zeigt Hochdruck-Stopfen 21, 23 für die Anschlüsse 20, 22 in einer Draufsicht. In 5 sind die Niederdruck-Anschlüsse erkennbar: Ein Akkumulator-Eingangsanschluss 24, der mit dem Verdampfer 6 verbindbar ist, und ein Akkumulator-Ausgangsanschluss 26, der mit dem Verdichter 3 verbindbar ist, sind ebenfalls in der Oberseite des Gehäusekopfs 16 vorgesehen.
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Der Akkumulator 10 mit innerem Wärmetauscher lässt sich in zwei Funktionsbereiche aufteilen: Ein dem Gehäusekopf 16 naher oberer Bereich bildet den Wärmetauscher-Abschnitt 30, ein dem Gehäuseunterteil 18 naher unterer Bereich bildet den Wärmetauscher-Abschnitt 32.
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Mit dem Wärmetauscher-Eingangsanschluss 22 ist eine Wärmeübertragerleitung 34 verbunden, die einen Einströmabschnitt 36, einen Abströmabschnitt 38 sowie einen Helixabschnitt 40 aufweist. Der Einströmabschnitt 36 verläuft zunächst entlang der Längsachse des Gehäusekorpus 14 bis zum tiefsten Punkt der Wärmeübertragerleitung 34 und geht dann in den Helixabschnitt 40 über. Der Helixabschnitt 40 umfasst in der vorliegenden Ausführungsform sieben annähernd kreisförmig verlaufende Windungen und geht dann in den Abströmabschnitt 38 der Wärmeübertragerleitung 34 über. Selbstverständlich ist die Anzahl der Windungen an die Anforderungen des Akkumulators 10 und insbesondere an dessen inneren Wärmetauscher anpassbar.
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Mit dem Akkumulator-Eingangsanschluss 24 ist eine Akkumulator-Einströmleitung 42 verbunden. Die Akkumulator-Einströmleitung 42 verläuft im Wesentlichen entlang der Längsachse des Gehäuses 12 und weist eine Auslassöffnung 44 auf. Im Bereich der Auslassöffnung 44 ist die Akkumulator-Einströmleitung 42 so gekrümmt, dass das einströmende Fluid gegen die Innenwand des Gehäusekorpus 14 gelenkt wird. Dies verhindert ein unerwünschtes Aufschäumen des Fluids. Der Akkumulator-Ausgangsanschluss 26 ist mit einer Akkumulator-Abströmleitung 46 verbunden. Die Akkumulator-Abströmleitung 46 weist eine Fallleitung 48, einen U-förmigen Abschnitt 50 sowie eine Steigleitung 52 auf. Im Einlassbereich ist die Akkumulator-Abströmleitung 46 mit einer ersten Adapterleitung 54 verbunden. Im Auslassbereich befindet sich zwischen der Akkumulator-Abströmleitung 46 und dem Akkumulator-Ausgangsanschluss 26 eine zweite Adapterleitung 56. Die erste Adapterleitung 54 bildet das Ansaugrohr des Akkumulators 10 im Wärmetauscher-Abschnitt 30. Die erste Adapterleitung 54 weist ein Ansaugsieb 57 auf. Sowohl die erste Adapterleitung 54 als auch die zweite Adapterleitung 56 sind über Steckverbindungen mit der Akkumulator-Abströmleitung 46 verbunden.
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Der Akkumulator-Abschnitt 32 des Akkumulators 10 mit integriertem Wärmetauscher ist über eine Prallplatte 58 von dem Wärmetauscher-Abschnitt 30 getrennt. Die Prallplatte 58 weist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel einen Außendurchmesser auf, der im Wesentlichen dem Innendurchmesser des Gehäusekorpus 14 entspricht. Es kann aber auch ein Außendurchmesser für die Prallplatte 58 vorgesehen sein, der zwischen Innenwandung des Gehäusekorpus 14 und Prallplatte 58 einen Zwischenraum schafft, in dem beispielsweise eine oder mehrere Windungen des Helixabschnitts 40 der Wärmeübertragerleitung 34 verlaufen können. Dies erlaubt eine kompaktere Bauweise des Akkumulators 10.
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Die Prallplatte 58 ist so angeordnet, dass sich der Auslass 44 der Akkumulator-Einströmleitung 42 unterhalb der Prallplatte befindet. In dem Akkumulator-Abschnitt 32 erfolgt die Trennung von flüssigem und dampfförmigem Kältemittel. Das flüssige Kältemittel sammelt sich im unteren Bereich, während sich das dampfförmige Kältemittel im oberen Bereich, insbesondere im Wärmetauscherabschnitt 30 ansammelt. Das dampfförmige Kältemittel umströmt die im oberen Teil des Akkumulators 10 mit innerem Wärmetauscher befindliche Wärmeübertragerleitung 34 und nimmt von der Wärmeübertragerleitung 34 die von dem hochdruckseitigen Bereich stammende Wärmeenergie auf. Innerhalb des Wärmetauscher-Abschnitts 30 wird dann das dampfförmige Kältemittel über das Ansaugrohr 54, insbesondere über das Ansaugsieb 57 und über eine Feinfiltereinheit, abgesaugt.
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Des Weiteren ist in dem Akkumulator-Abschnitt 32 eine Trockenkartusche 60 vorgesehen. Die Trockenkartusche 60 nimmt Feuchtigkeit auf, die sich in dem flüssigen Kältemittel befindet. Zu diesem Zweck ist die Trockenkartusche 60 mit einem Granulat gefüllt, das Feuchtigkeit aufnimmt. Die Trockenkartusche weist oben und unten Perforierungen auf und kann so von dem Kältemittel durchströmt werden. In der vorliegenden Ausführungsform bilden die Trockenkartusche 60 und die Akkumulator-Abströmleitung 46 eine bauliche Einheit. In dem unteren Ende des Gehäuses 12, insbesondere in dem Gehäuseunterteil 18, ist ein Ölsumpf 62 vorgesehen. In dem Ölsumpf 62 sammelt sich Verdichter-Öl, das von dem Kältemittel transportiert und über die Akkumulator-Einströmleitung 42 in den Akkumulator-Bereich 32 eingetragen wird. Des Weiteren ist in dem Gehäuseunterteil 18 eine Druckfeder 64 angeordnet. Die Druckfeder stützt sich am Gehäuseunterteil 18 ab und übt einen Druck auf die aus Akkumulator-Abströmleitung 46 und Trockenkartusche 60 gebildete Einheit aus und drückt diese Einheit gegen den Gehäusekopf 16. Auf diese Weise wird eine sichere Verbindung der Akkumulator-Abströmleitung 46, insbesondere der Steigleitung 52, mit der zweiten Adapterleitung 56 und in weiterer Folge der zweiten Adapterleitung 56 mit dem Akkumulator-Auslassanschluss 26 gewährleistet. Dies ist insbesondere bei einem hohen Einströmdruck, bei Temperaturschwankungen oder bei Vibrationen im Fahrzeug von Bedeutung.
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Der U-förmige Abschnitt 50 der Akkumulator-Abströmleitung 46 durchläuft den Ölsumpf 62 in dem Gehäuseunterteil 18. In dem U-förmigen Abschnitt 50 ist ein Öleinlass in Form einer Bohrung mit definiertem Durchmesser und ein Ölsieb 51 vorgesehen. Das über die Akkumulator-Abströmleitung 46 abgesaugte Kältemittel wird über die Fallleitung 48 nach unten in den Bereich des Ölsumpfs 62 geführt, wo es in dem U-förmigen Abschnitt 50 Verdichter-Öl aufnimmt und dann über die Steigleitung 52, die Adapterleitung 56 und den Akkumulator-Ausgangsanschluss 26 den Akkumulator 10 mit integriertem Wärmetauscher verlässt. Im Bodenteil des Akkumulators 10 kann zur Absicherung von Überdruck eine Berstscheibe oder ein Sicherheitsventil integriert sein.
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6 zeigt einen Akkumulator 110 ohne Wärmetauscher. Zur Verdeutlichung des realisierten Gleichteileprinzips sind alle Bauteile, die mit dem Akkumulator 10 mit innerem Wärmetauscher identisch sind, mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Explizit sind das Ansaugsieb 57, die Prallplatte 58, die Trockenkartusche 60, die Druckfeder 64 sowie das Gehäuseunterteil 18 identisch mit den entsprechenden Bauteilen des Akkumulators 10 mit integriertem Wärmetauscher. Es müssen der Gehäusekorpus 14, der Gehäusekopf 16 und eventuell die erste und die zweite Adapterleitung 54, 56 sowie die Länge der Akkumulator-Einströmleitung angepasst werden.
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Insgesamt ist der Akkumulator 10 mit innerem Wärmetauscher so aufgebaut, dass alle Anschlüsse an der Oberseite des Bauteiles liegen und somit der Einbau des Bauteils und die Leitungsführung im Fahrzeug vereinfacht sind.
