DE102016108312A1 - Wärmeübertrager - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager (1), aufweisend einen fluiddurchströmten Außenbehälter (2) und ein in dem Außenbehälter (2) angeordnetes fluiddurchströmtes Wärmeübertragerrohr (6), welcher dadurch gekennzeichnet ist, dass mindestens ein Ende des Wärmeübertragerrohres (6) mittels einer Steck-Dreh-Verbindung fluiddicht mit dem Außenbehälter (2) verbunden ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager, der insbesondere zum Einsatz als Kombinationsbauteil mit der Funktion eines Akkumulators und gleichzeitig der Funktion eines inneren Wärmeübertragers in einem Kältemittelkreislauf geeignet ist. Ein Akkumulator ist eine Komponente eines Kältemittelkreislaufes, mit welcher der Kältemittelstrom aus flüssiger und gasförmiger Phase getrennt und der flüssige Anteil gesammelt wird. In einem inneren Wärmeübertrager wird Wärme vom Hochdruckstrom des Kältemittels auf den Niederdruckstrom des Kältemittels übertragen. Ein Akkumulator-innerer Wärmeübertrager ist eine Komponente eines Kältemittelkreislaufes, welche die beiden vorgenannten Funktionen in einem Bauteil realisiert.
  • Im Stand der Technik sind gattungsgemäße Wärmeübertrager beispielsweise aus der US 6,463,757 B1 bekannt. Dabei wird ein innerer Wärmeübertrager und Akkumulator als Kombinationsbauteil offenbart. Die Funktion des inneren Wärmeübertragers wird dabei dadurch realisiert, dass ein Wärmeübertragerrohr in einem Außenbehälter platziert ist, wobei der Außenbehälter mit Kältemittel bei Niederdruck das Wärmeübertragerrohr umströmt, welches seinerseits im Inneren mit dem Kältemittel bei Hochdruck durchströmt wird. Das Kältemittel auf dem Hochdruckniveau gibt einen Teil seiner Wärme an das Kältemittel auf Niederdruckniveau ab. Das Wärmeübertragerrohr wird dabei durch den Behälterdeckel hindurchgeführt und über eine Seitenflanschverbindung dann mit den Kältemittelleitungen des Kreislaufes entsprechend verbunden. Durchführungen von Rohren besitzen den Nachteil, dass sie relativ aufwändig zu fertigen und druckdicht zu montieren sind. Dies ist insbesondere dann aufwändig und nachteilig, wenn die Druckunterschiede zwischen den Druckniveaus der einzelnen Behälterräume groß sind und Schwierigkeiten bei der Abdichtung der Fluidströme zueinander oder nach außen entstehen.
  • Aus der EP 1 703 192 B1 ist eine Bajonettverbindung für einen rohrförmigen Anschlussstutzen und einen damit formschlüssig verbindbaren Anschlusskörper bekannt, wobei diese Bajonettverbindung neben dem Anschlusskörper und dem Anschlussstutzen einen zusätzlichen Riegelkörper erfordert, welcher den Anschlussstutzen mit dem Anschlusskörper unter Herstellung eines Formschlusses verbindet. Die Vorzüge einer Bajonettverbindung als Verbindungsart von Rohrleitungen und Komponenten von Heizungsanlagen hinsichtlich der sicheren und einfachen Handhabbarkeit werden bei dieser Ausgestaltung durch den Aufwand eines zusätzlichen Elementes jedoch teilweise aufgehoben.
  • Weiterhin geht aus der US 3,537,730 A ein Kupplungsteil für eine Rohrverbindung hervor, welche auch als dreiteilige Bajonettverbindung ausgebildet ist.
  • Unter einer Bajonettverbindung soll eine schnell herstell- und lösbare mechanische Verbindung zweier zylindrischer Teile in ihrer Längsachse verstanden werden. Die Teile werden durch Ineinanderstecken und entgegengesetztes Drehen formschlüssig miteinander verbunden und so gegebenenfalls auch wieder getrennt.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Wärmeübertrager auszubilden, welcher hinsichtlich der Verbindungselemente konstruktiv einfach und sicher ausgebildet ist, wobei eine in axialer Richtung belastbare und fluiddichte Verbindung von einem Wärmeübertragerrohr und einem Behälter ausgeführt werden soll.
  • Die Aufgabe wird durch einen Gegenstand gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
  • Insbesondere wird die Aufgabe der Erfindung durch einen Wärmeübertrager gelöst, der einen fluiddurchströmten Außenbehälter aufweist. Im Außenbehälter ist ein gleichfalls fluiddurchströmtes Wärmeübertragerrohr angeordnet. Das den Außenbehälter durchströmende Fluid und das das Wärmeübertragerrohr durchströmende Fluid können stofflich verschieden sein und sich auf einem unterschiedlichen Druckniveau befinden. Konzeptionsgemäß ist mindestens ein Ende des Wärmeübertragerrohres mittels einer Steck-Dreh-Verbindung in der Art eines Bajonettverschlusses fluiddicht mit dem Außenbehälter verbunden. Das Ende des Wärmeübertragerrohres durchdringt dabei den Außenbehälter nicht, so dass keine Durchführung für das Wärmeübertragerrohr existiert. Gleichwohl ist eine Fluidpassage für das Fluid im Wärmeübertragerrohr in der Wandung, dem Behälterboden oder dem Behälterdeckel ausgebildet und entsprechend eine Anschlussmöglichkeit für Fluidverbindungen auf der Außenseite des Außenbehälters vorgesehen. Das Wärmeübertragerrohr wird in dem Außenbehälter aufgenommen, ohne es zu durchdringen. Hierdurch wird es möglich, eine in Bezug auf den Außenbehälter nach außen abzudichtende Verbindung einzusparen.
  • Unter einer Steck-Dreh-Verbindung wird im engeren Sinne auch eine Bajonettverbindung aus Längs- und Querschlitzen sowie eingreifenden Bolzen verstanden. Fertigungstechnisch ist diese Verbindungsart besonders vorteilhaft, da es keiner Werkzeuge bedarf, um diese Verbindung herzustellen. Weiterhin ist diese Verbindung, sofern sie korrekt ausgeführt ist, sowohl in axialer als auch in radialer Richtung fixiert, schnell herzustellen und ebenso schnell wieder lösbar.
  • Besonders bevorzugt besteht die Steck-Dreh-Verbindung aus einem Riegelelement im Endbereich des Wärmeübertragerrohres und aus einer korrespondierenden Einstecköffnung für das Riegelelement und einen sich in axialer Richtung an die Einstecköffnung anschließenden Hinterschneidungsbereich im Außenbehälter.
  • Besonders bevorzugt ist das Riegelelement im Querschnitt des Wärmeübertragerrohres als ovaler oder elliptischer Flansch oder Wulst im Endbereich des Wärmeübertragerrohres in radialer Richtung ausgebildet. Vorteilhaft ist die Einstecköffnung im Außenbehälter korrespondierend zur Form des Riegelelementes in ovaler oder elliptischer Form als ovale oder elliptische Ausnehmung ausgebildet. Die Einstecköffnung für das Wärmeübertragerrohr im Außenbehälter geht in axialer Richtung in den Hinterschneidungsbereich über. Ein Sektor des Hinterschneidungsbereiches ist als Arretierstellungsbereich für das Riegelelement ausgebildet. Der Arretierstellungsbereich ist bevorzugt um 90° zur Einstecköffnung versetzt, so dass das Rohrende zur Ausbildung der Steck-Dreh-Verbindung zunächst axial über den Einsteckbereich bis zum Hinterschneidungsbereich eingeführt und dann um 90° gedreht wird. Dabei gelangt das Riegelelement in den Arretierstellungsbereich und ist in dieser Stellung axial nicht mehr bewegbar.
  • Besonders bevorzugt rastet das Riegelelement des Wärmeübertragerrohres im Arretierstellungsbereich des Außenbehälters ein.
  • Zur Verbesserung oder Realisierung der Dichtwirkung wird ein Dichtmittel, beispielsweise als Dichtring zwischen dem freien Ende des Wärmeübertragerrohres und dem Riegelelement vorteilhaft am Wärmeübertragerrohr angeordnet, so dass der Dichtring in der Einstecköffnung des Außenbehälters wirkt und den Innenraum des Außenbehälters gegenüber dem das Wärmeübertragerrohr durchströmenden Fluid abdichtet.
  • Bevorzugt ist das Wärmeübertragerrohr zwischen den beiden Endbereichen des Rohres als Spiralrohr ausgebildet.
  • Der Außenbehälter besteht bevorzugt aus einem zylindrischen Außenbehältermantel und den Außenbehältermantel jeweils endseitig begrenzenden Behälterdeckel sowie Behälterboden.
  • Gemäß einer Weiterbildung der vorgenannten Ausgestaltung ist ein Ende des Wärmeübertragerrohres mittels einer Steck-Dreh-Verbindung mit dem Behälterdeckel und das andere Ende des Wärmeübertragerrohres mittels einer Steck-Dreh-Verbindung mit dem Behälterboden fluiddicht verbunden. Bei dieser Ausgestaltung kann auf Durchführungen des Wärmeübertragerrohres durch den Außenbehälter vollständig verzichtet werden.
  • Bevorzugt ist coaxial zum Außenbehältermantel ein zylindrischer Innenbehälter angeordnet und besonders bevorzugt ist das Wärmeübertragerrohr als Spiralrohr zwischen dem Innenbehälter und dem Außenbehälter angeordnet.
  • Besonders vorteilhaft ist die Verwendung eines Wärmeübertragers der vorangehend beschriebenen Bauart als Kombinationsbauteil Akkumulator und innerer Wärmeübertrager in einem Kältemittelkreislauf in senkrechter Einbaulage der Behälterachse. Der Innenbehälter ist dabei als Akkumulator für das Kältemittel ausgebildet. Zwischen dem Spiralrohr und dem Außen- und Innenbehälter strömt der Niederdruckstrom des Kältemittels von oben nach unten und der Hochdruckstrom im Spiralrohr strömt von unten nach oben.
  • Besonders vorteilhaft ist die Verwendung eines Wärmeübertragers der genannten Art in einem Kältemittelkreislauf mit dem Hochdruckkältemittel Kohlendioxid R 744.
  • 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:
  • 1: Längsschnitt eines Wärmeübertragers in der Ausgestaltung als Akkumulator/innerer Wärmeübertrager,
  • 2a: Innenbehälter des Akkumulators,
  • 2b: Außenbehälter mit Behälterdeckel und Behälterboden,
  • 3a: Wärmeübertragerrohr perspektivische Ansicht,
  • 3b: Wärmeübertragerrohr im Längsschnitt,
  • 4a: Wärmeübertragerrohrende Draufsicht,
  • 4b: Wärmeübertragerrohrende im Längsschnitt,
  • 4c: Behälterdeckel von unten,
  • 5: Längsschnitt Behälterboden und
  • 6: perspektivische Ansicht des Wärmeübertragerrohres am oberen Ende.
  • 1 zeigt einen Wärmeübertrager 1 als Kombinationsbauteil Akkumulator und innerer Wärmeübertrager im Längsschnitt. Der Wärmeübertrager 1 besteht im Wesentlichen aus einem Außenbehälter 2 sowie einem Innenbehälter 3, der koaxial im Außenbehälter 2 angeordnet ist. Zwischen dem Außenbehälter 2 und dem Innenbehälter 3 ist ein Wärmeübertragerrohr 6 positioniert, welches als Spiralrohr ausgeführt ist. Der Außenbehälter 2 besteht in der dargestellten Ausführungsform aus einem zylindrischen Behältermantel, der an seinem oberen Ende vom Behälterdeckel 4 und an seinem unteren Ende vom Behälterboden 5 verschlossen ist. Das Wärmeübertragerrohr 6 ist jeweils über eine Steck-Dreh-Verbindung 9 am oberen Ende mit dem Behälterdeckel 4 und am unteren Ende mit dem Behälterboden 5 verbunden. Die Funktion des inneren Wärmeübertragers wird dadurch realisiert, dass das Wärmeübertragerrohr 6 vom Hochdruckeingang 8 zum Hochdruckausgang 7 von warmem Kältemittel auf Hochdruckniveau von unten nach oben durchströmt wird. Im Zwischenraum zwischen Außenbehälter 2 und Innenbehälter 3 strömt kaltes Kältemittel auf niedrigem Druckniveau und nimmt Wärme vom Wärmeübertragerrohr 6 auf. Da Wärme innerhalb eines Kältemittelkreislaufes übertragen wird, bezeichnet man diese Art Wärmeübertrager als inneren Wärmeübertrager oder auch als Unterkühlungsgegenströmer. Die zweite Funktion des Wärmeübertragers 1 besteht in der Sammler- oder Akkumulatorfunktion. Dabei wird im Innenbehälter 3 flüssiges kaltes Kältemittel aus dem Kältemittelstrom auf Niederdruckniveau abgeschieden und gesammelt. Das gasförmige kalte Kältemittel wird vom Wärmeübertragerrohr 6 erwärmt und überhitzt. Besonders vorteilhaft ist, dass in einem kompakten Bauteil zwei Funktionen realisiert werden. Die Einbindung der Enden des Wärmeübertragerrohres 6 in den Außenbehälter 2 reduziert die potenziellen Leckagestellen und ermöglicht durch die Steck-Dreh-Verbindung 9 in der Art eines Bajonettverschlusses eine schnelle sichere und einfache Montagemöglichkeit.
  • In den 2a und 2b sowie 3a und 3b sind die wesentlichen Komponenten des Wärmeübertragers 1 einzeln und perspektivisch dargestellt.
  • 2a zeigt den Innenbehälter 3, der eine Abscheide- und Sammlerfunktion für das Flüssigkeits-Gas-Gemisch des Kältemittels auf Niederdruckniveau im Inneren realisiert. Der Innenbehälter muss keinen nennenswerten Druckunterschieden widerstehen und kann somit aus leichtem Kunststoff ausgeführt sein.
  • 2b zeigt den Außenbehälter 2 mit dem Behälterdeckel 4 und dem Behälterboden 5. Der Außenbehälter 2 muss fluid- und druckdicht ausgeführt sein, da das im Inneren herrschende Niederdruckniveau, insbesondere bei Hochdruckkältemitteln, über dem Umgebungsdruck liegt. Der Behälterdeckel 4 und der Behälterboden 5 weisen Anschlüsse für Kältemittelleitungen für Ein- und Ausgang auf den beiden Druckniveaus auf. Eine Durchführung des Wärmeübertragerrohres 6 ist nicht vorgesehen, wodurch auf diesbezügliche Dichtmaßnahmen verzichtet werden kann. Statt der Durchführung der Enden des Wärmeübertragerrohres 6 sind diese mittels Steck-Dreh-Verbindung mit dem Behälterboden 5 und dem Behälterdeckel 4 verbunden, so dass der Anschluss für die Kältemittelleitungen auf Hochdruckniveau direkt am Behälterboden 5 und am Behälterdeckel 4 angeformt sein können. Hierdurch werden die Leckagerisiken minimiert und neben den Vorteilen bei der Fertigung des Wärmeübertragers 1 wird durch die dargestellte Konstruktion auch eine sicherere Komponente zur Verfügung gestellt.
  • In 3a und 3b sind jeweils das Wärmeübertragerrohr 6 in perspektivischer Ansicht und im Längsschnitt dargestellt. Das Wärmeübertragerrohr 6 ist als Spiralrohr gewickelt. Das obere Ende des Spiralrohres weist in axialer Richtung nach oben und wird vom Behälterdeckel 4 aufgenommen. Das untere Ende des Spiralrohres weist gleichfalls in axialer Richtung nach unten, ist jedoch versetzt zur Lage der Achse ausgeführt im Behälterboden 5 mittels Steck-Dreh-Verbindung fixiert. An den Enden des Wärmeübertragerrohres 6 ist jeweils ein radial wirkender Dichtring 10 als O-Ring ausgeführt. In 3b im Längsschnitt des Wärmeübertragerrohres 6 ist im Endbereich des unteren Endes des Wärmeübertragerrohres 6 das Riegelelement 11 im Schnitt dargestellt und bezeichnet.
  • Die 4a, 4b und 4c zeigen vergrößert Details der konstruktiven Ausgestaltung der Steck-Dreh-Verbindung. Die Figuren sind in ihrer Lage zueinander durch die Strich-Punkt-Linie verbunden. 4a zeigt das Ende des Wärmeübertragerrohres 6 in der Draufsicht. Die Kontur des kreisförmigen Rohrquerschnittes wird im Bereich des Riegelelementes 11 von einer ovalen oder elliptischen Wulst in der Art eines Flansches aufgeweitet. Der Dichtring 10 ist in der Draufsicht als Kreisring um den Rohrquerschnitt herum dargestellt. In 4b ist der obere Endbereich des Wärmeübertragerrohres 6 im Längsschnitt dargestellt. Das Riegelelement 11 aus 4a ist in 4b im Längsschnitt als flansch- oder stegartige radiale Erweiterung des Rohres dargestellt. Zwischen dem Riegelelement 11 und dem oberen freien Ende des Wärmeübertragerrohres 6 ist der Dichtring 10 angeordnet, der als O-Ring ausgestaltet ist.
  • 4c zeigt den Behälterdeckel 4 von unten mit der Einstecköffnung 12 für das obere Ende des Wärmeübertragerrohres 6. Die Einstecköffnung 12 ist korrespondierend zur Form des Riegelelementes 11 des Wärmeübertragerrohres als Ausnehmung ausgebildet. Der Behälterdeckel 4 ist in der Ansicht gemäß 4c von unten dargestellt. Das Wärmeübertragerrohr 6 wird von unten in den Behälterdeckel 4 in die Einstecköffnung 12 in axialer Richtung bis zum Anschlag eingeführt. Am Ende der Einstecköffnung 12 ist im Behälterdeckel 4 ein Hinterschneidungsbereich 13 für das Riegelelement 11 ausgebildet und in gestrichelten Linien dargestellt. In eingeführter Stellung wird das Wärmeübertragerrohr 6 um 90° im Uhrzeigersinn gedreht, wodurch das Riegelelement 11 in den Arretierstellungsbereich 14 gelangt. In dieser Stellung wird das Wärmeübertragerrohr 6 in axialer Richtung durch die Hinterschneidung gehalten und das Wärmeübertragerrohr 6 kann sich nicht in axialer oder radialer Richtung bewegen. In alternativen, nicht dargestellten Ausgestaltungen können korrespondierende Formen verschiedenster Art für die Ausführung als Riegelelement 11 und Einstecköffnung 12 gewählt werden. Beispielsweise wird durch eine nicht symmetrische Ausführung des Riegelelementes 11 erreicht, dass es bei der Montage nur eine Ausgangsstellung gibt und somit fehlerhafte Montagevorgänge ausgeschlossen werden können.
  • In 5 ist der Wärmeübertrager 1 im Bereich des Behälterbodens 5 im Längsschnitt vergrößert dargestellt. Das Wärmeübertragerrohr 6 ist in dieser Darstellung in seinem Endbereich gleichfalls geschnitten und in der Einstecköffnung 12 eingeführt sowie in der Arretierstellung fixiert dargestellt. Das Riegelelement 11 befindet sich im Arretierstellungsbereich, den es vollständig ausfüllt. Der Dichtring 10 ist zum unteren freien Ende des Wärmeübertragerrohres 6 hin zwischen dem Rohreinde und dem Riegelelement angeordnet und dichtet das Wärmeübertragerrohr 6 zum Innenraum des Außenbehälters 2 hin ab.
  • In 6 ist das Wärmeübertragerrohr 6 im oberen Bereich mit dem oberen Ende und dem angedeuteten Behälterdeckel 4 perspektivisch dargestellt. Der obere Endbereich des Wärmeübertragerrohres 6 zeigt das Riegelelement 11 und den Dichtring 10 in analoger Ausgestaltung zum unteren Ende des Wärmeübertragerrohres 6.
  • Die Vorteile der Steck-Dreh-Verbindung lassen sich wie folgt zusammenfassen: Die Steck-Dreh-Verbindung der Enden des Wärmeübertragerrohres 6 im Behälterdeckel 4 und im Behälterboden 5 ist eine schnell, sicher und leicht herzustellende Verbindung, welche ausreichend dicht und in axialer sowie in radialer Richtung belastbar ist. Zudem werden keine speziellen Werkzeuge zur Ausführung der Verbindung benötigt.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Wärmeübertrager
    2
    Außenbehälter
    3
    Innenbehälter
    4
    Behälterdeckel
    5
    Behälterboden
    6
    Wärmeübertragerrohr, Spiralrohr
    7
    Hochdruckausgang
    8
    Hochdruckeingang
    9
    Steck-Dreh-Verbindung
    10
    Dichtring
    11
    Riegelelement
    12
    Einstecköffnung
    13
    Hinterschneidungsbereich
    14
    Arretierstellungsbereich
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 6463757 B1 [0002]
    • EP 1703192 B1 [0003]
    • US 3537730 A [0004]

Claims (14)

  1. Wärmeübertrager (1), aufweisend einen fluiddurchströmten Außenbehälter (2) und ein in dem Außenbehälter (2) angeordnetes fluiddurchströmtes Wärmeübertragerrohr (6), dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Ende des Wärmeübertragerrohres (6) mittels einer Steck-Dreh-Verbindung fluiddicht mit dem Außenbehälter (2) verbunden ist.
  2. Wärmeübertrager (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steck-Dreh-Verbindung aus einem Riegelelement (11) an einem Endbereich des Wärmeübertragerrohres (6) und aus einer korrespondierenden Einstecköffnung (12) und einem sich anschließenden Hinterschneidungsbereich (13) im Außenbehälter (2) ausgebildet ist.
  3. Wärmeübertrager (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Riegelelement (11) als elliptischer Flansch im Endbereich des Wärmeübertragerrohres (6) ausgebildet ist.
  4. Wärmeübertrager (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstecköffnung (12) im Außenbehälter (2) korrespondierend zum Riegelelement (11) als elliptische Ausnehmung ausgebildet ist.
  5. Wärmeübertrager (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Riegelelement (11) des Wärmeübertragerrohres (6) in einem Arretierstellungsbereich (14) des Außenbehälters (2) einrastend ausgebildet ist.
  6. Wärmeübertrager (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Dichtring (10) zwischen dem freien Ende des Wärmeübertragerrohres (6) und dem Riegelelement (11) angeordnet ist.
  7. Wärmeübertrager (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeübertragerrohr (6) zwischen den beiden Endbereichen als Spiralrohr ausgebildet ist.
  8. Wärmeübertrager (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenbehälter (2) aus einem zylindrischen Außenbehältermantel und einem den Außenbehältermantel endseitig begrenzenden Behälterdeckel (4) sowie einem Behälterboden (5) ausgebildet ist.
  9. Wärmeübertrager (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ende des Wärmeübertragerrohres (6) mittels einer Steck-Dreh-Verbindung mit dem Behälterdeckel (4) und das andere Ende des Wärmeübertragerrohres (6) mittels einer Steck-Dreh-Verbindung mit dem Behälterboden (5) verbunden ist.
  10. Wärmeübertrager (1) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass koaxial zum Außenbehältermantel ein zylindrischer Innenbehälter (3) angeordnet ist.
  11. Wärmeübertrager (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeübertragerrohr (6) als Spiralrohr zwischen dem Innenbehälter (3) und dem Außenbehälter (2) angeordnet ist.
  12. Wärmeübertrager (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Steck-Dreh-Verbindung mit einer Drehung um 90° fixierbar ist.
  13. Verwendung eines Wärmeübertragers (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 als Kombinationsbauteil Akkumulator-innerer Wärmeübertrager in einem Kältemittelkreislauf, wobei der Innenbehälter (3) als Akkumulator ausgebildet ist und der Niederdruckstrom zwischen dem Spiralrohr und dem Außen- und Innenbehälter (2, 3) von oben nach unten und der Hochdruckstrom im Spiralrohr von unten nach oben strömt.
  14. Verwendung eines Wärmeübertragers (1) nach Anspruch 13 in einem Kältemittelkreislauf mit dem Hochdruckkältemittel Kohlendioxid R744.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017211857A1 (de) * 2017-07-11 2019-01-17 Mahle International Gmbh Wärmetauschereinrichtung für eine Kälteanlage
DE102017212947A1 (de) * 2017-07-27 2019-01-31 Mahle International Gmbh Innerer Wärmeübertrager
EP3663689A1 (de) * 2018-12-07 2020-06-10 Intellihot, Inc. Wärmetauscher
EP4130613A4 (de) * 2020-04-30 2023-10-04 Zhejiang Sanhua Intelligent Controls CO., Ltd. Gas-flüssigkeits-trennvorrichtung und wärmeverwaltungssystem

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3537730A (en) 1968-02-14 1970-11-03 Adolf Kresin Quick flexible hose and/or pipe connection
US6463757B1 (en) 2001-05-24 2002-10-15 Halla Climate Controls Canada, Inc. Internal heat exchanger accumulator
DE10234206A1 (de) * 2002-07-19 2004-01-29 Hansgrohe Ag Steckverbindung für Sanitärarmaturen
DE102006031197B4 (de) * 2006-07-03 2012-09-27 Visteon Global Technologies Inc. Innerer Wärmeübertrager mit Akkumulator
EP1703192B1 (de) 2005-03-15 2013-08-14 Grundfos Management A/S Bajonettverbindung
DE102013220640A1 (de) * 2012-11-12 2014-06-12 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg Hydraulische Kupplung, Stecker und Steckerbuchse
DE102014220403A1 (de) * 2014-10-08 2016-04-14 Mahle International Gmbh Verfahren zur Montage einer Wärmetauschereinrichtung und Wärmetauschereinrichtung

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002350001A (ja) * 2001-05-22 2002-12-04 Sanden Corp サブクールタイプコンデンサ
DE102014113793A1 (de) * 2014-02-07 2015-08-13 Halla Visteon Climate Control Corporation Kältemittelakkumulator, insbesondere für Kraftfahrzeugkältemittelkreisläufe

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3537730A (en) 1968-02-14 1970-11-03 Adolf Kresin Quick flexible hose and/or pipe connection
US6463757B1 (en) 2001-05-24 2002-10-15 Halla Climate Controls Canada, Inc. Internal heat exchanger accumulator
DE10234206A1 (de) * 2002-07-19 2004-01-29 Hansgrohe Ag Steckverbindung für Sanitärarmaturen
EP1703192B1 (de) 2005-03-15 2013-08-14 Grundfos Management A/S Bajonettverbindung
DE102006031197B4 (de) * 2006-07-03 2012-09-27 Visteon Global Technologies Inc. Innerer Wärmeübertrager mit Akkumulator
DE102013220640A1 (de) * 2012-11-12 2014-06-12 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg Hydraulische Kupplung, Stecker und Steckerbuchse
DE102014220403A1 (de) * 2014-10-08 2016-04-14 Mahle International Gmbh Verfahren zur Montage einer Wärmetauschereinrichtung und Wärmetauschereinrichtung

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017211857A1 (de) * 2017-07-11 2019-01-17 Mahle International Gmbh Wärmetauschereinrichtung für eine Kälteanlage
DE102017212947A1 (de) * 2017-07-27 2019-01-31 Mahle International Gmbh Innerer Wärmeübertrager
EP3663689A1 (de) * 2018-12-07 2020-06-10 Intellihot, Inc. Wärmetauscher
EP4130613A4 (de) * 2020-04-30 2023-10-04 Zhejiang Sanhua Intelligent Controls CO., Ltd. Gas-flüssigkeits-trennvorrichtung und wärmeverwaltungssystem

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