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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Regeln von Durchfluss und zum Verteilen eines Fluids in einem Fluidkreislauf, insbesondere eines Kältemittels in einem Kältemittelkreislauf eines thermischen Systems eines Kraftfahrzeugs. Die Vorrichtung weist eine Vielzahl von in einer Richtung aneinander anliegend angeordneter Lagen, mehrere in einer äußeren Kernlage ausgebildete Ventilelemente sowie mehrere Leitungslagen mit als Ausnehmungen ausgebildeten Strömungspfaden zum Durchleiten des Fluids sowie als Einlass beziehungsweise als Auslass ausgebildete Anschlüsse zum Verbinden der Vorrichtung mit Fluidleitungen des Fluidkreislaufs auf.
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Bei herkömmlichen Kraftfahrzeugen wird einer hohen Anforderung an den Komfort der Fahrgäste im Fahrgastraum durch Klimatisierungssysteme mit unterschiedlichen Kreisläufen für Kältemittel und Kühlmittel jeweils mit verschieden betriebenen Wärmeübertragern begegnet.
So ist aus dem Stand der Technik bekannt, Kältemittelkreisläufe von Klimatisierungssystemen sowohl in einem Modus als Wärmepumpe als auch in einem Modus als Kälteanlage betreibbar auszubilden, um thermische Energien innerhalb des Kraftfahrzeugs zu verteilen. Zum Beispiel kann insbesondere beim Betrieb des Kältemittelkreislaufs im Wärmepumpenmodus Wärme aus der Umgebungsluft oder einem Kühlmittelkreislauf aufgenommen werden, welche anschließend an Komponenten des Kraftfahrzeugs mit Wärmebedarf oder an die Zuluft zum Fahrgastraum übertragen werden kann. Beim Betrieb des Kältemittelkreislaufs im Kälteanlagenmodus kann Wärme aus dem Fahrgastraum beziehungsweise aus der Zuluft zum Fahrgastraum oder anderen Komponenten aufgenommen und beispielsweise an die Umgebung übertragen werden. Dabei sind innerhalb der thermischen Systeme die Wärmeträgerkreisläufe, wie Kältemittelkreisläufe und Kühlmittelkreisläufe, untereinander und mit weiteren Komponenten des Kraftfahrzeugs verbunden.
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Kraftfahrzeuge mit elektromotorischem Antrieb, kurz als Elektrofahrzeuge bezeichnet, oder Kraftfahrzeuge mit einem hybriden Antrieb aus Elektromotor und Verbrennungsmotor, kurz als Hybridfahrzeuge bezeichnet, weisen aufgrund der Ausbildung mit zusätzlichen Komponenten des elektrischen Antriebsstrangs, wie einer Hochvoltbatterie, einem internen Ladegerät, einem Transformer, einem Inverter sowie dem Elektromotor, zudem meist einen höheren Versorgungsbedarf an Kälte beziehungsweise Wärme als Kraftfahrzeuge mit einem reinen verbrennungsmotorischen Antrieb auf. Neben dem Kältemittelkreislauf des eigentlichen Klimatisierungssystems sind bekannte Kraftfahrzeuge mit einem reinen elektrischen Antrieb oder einem elektrischen Hybridantrieb mit einem Kühlmittelkreislauf ausgebildet, in welchem das zum Abführen der von den Antriebskomponenten emittierten Wärme zirkulierende Kühlmittel durch einen Kühlmittel-Kältemittel-Wärmeübertrager geleitet wird, um die Wärme vom Kühlmittel an das im Kältemittelkreislauf zirkulierende Kältemittel zu übertragen.
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Um sämtliche Funktionalitäten der thermischen Systeme zu gewährleisten, sind die Wärmeträgerkreisläufe mit einer Vielzahl von Ventilen, insbesondere der Kältemittelkreislauf mit einer Vielzahl von Kältemittelventilen, wie Absperrventilen und Expansionsventilen, auszubilden. Dabei weist zum einen jedes Ventil einen Stellantrieb auf und ist mit einer Steuereinheit zu verbinden. Zum anderen erfordert die große Anzahl der Komponenten, speziell der Ventile, eine Vielzahl von Verbindungsleitungen und Anschlusselementen, was einen sehr komplexen Aufbau des thermischen Systems bewirkt. Neben hohen Kosten wird folglich auch ein hohes Gewicht des Kältemittelkreislaufs verursacht. Speziell bei hybridangetriebenen Kraftfahrzeugen bestehen zudem große Herausforderungen, das thermische System zum Konditionieren verschiedener Komponenten im vorhandenen Bauraum anzuordnen.
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Im Stand der Technik ist es nicht verbreitet, mehrere Ventile, speziell mehr als zwei Ventile, eines Fluidkreislaufs, insbesondere eines Kältemittelkreislaufs, intern und damit in einem gemeinsamen Gehäuse miteinander verschaltet auszubilden.
In der
DE 10 2014 105 097 A1 wird eine Ventilblockanordnung für mehrere Ventile eines Kältemittelkreislaufs, insbesondere Expansionsventile und/oder Absperrventile, offenbart. Die Anordnung weist einen Ventilblock mit mehreren Strömungspfaden für Fluide sowie mehrere Verstelleinheiten mit zugeordneten Antriebseinheiten auf. Dabei ist der Ventilblock aus einem Strömungspfadelement mit den Strömungspfaden und einem Begrenzungselement zweiteilig ausgebildet.
Die Herstellung der Ventilblockanordnung ist insbesondere durch eine erforderliche Fräsbearbeitung sowie die Ausbildung der Blöcke sehr aufwändig und komplex. Zudem ist die Ausgestaltung der Anordnung infolge der Bearbeitungsweise sehr begrenzt.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Vorrichtung zum Regeln von Durchfluss und zum Verteilen mindestens eines Fluids in mindestens einem Fluidkreislauf, insbesondere in einem Kältemittelkreislauf, eines thermischen Systems eines Kraftfahrzeugs. In der Vorrichtung sollen Funktionalitäten verschiedener Komponenten, insbesondere von Ventilen oder einem Wärmeübertrager, vereint werden, um derart, neben der Komplexität des Systems, die Kosten, das Gewicht und den Bauraum zu minimieren. Die Vorrichtung soll zudem je nach Anforderung flexibel konfigurierbar sein.
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Die Aufgabe wird durch die Gegenstände mit den Merkmalen der selbstständigen Patentansprüche gelöst. Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
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Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zum Regeln von Durchfluss und zum Verteilen mindestens eines Fluids in mindestens einem Fluidkreislauf, insbesondere von Kältemittel in einem Kältemittelkreislauf, gelöst.
Die Vorrichtung weist erfindungsgemäß mindestens drei in einer Richtung z aneinander anliegend angeordnete Lagen sowie mindestens zwei Ventilelemente auf, welche in einer äußeren Kernlage ausgebildet sind. Die äußere Kernlage stellt dabei eine außen angeordnete Lage der in der Richtung z aneinander anliegenden Lagen dar.
Nach der Konzeption der Erfindung weist die Vorrichtung neben der Kernlage zudem mindestens zwei Leitungslagen mit als Ausnehmungen ausgebildeten Strömungspfaden zum Durchleiten des Fluids sowie als Einlass beziehungsweise als Auslass ausgebildete Anschlüsse zum Verbinden der Vorrichtung mit Fluidleitungen des Fluidkreislaufs auf. Zum Erhöhen der Flexibilität des Einsatzes der Vorrichtung können die Strömungspfade in mehreren verschiedenen Lagen, insbesondere Leitungslagen, vorgesehen sein. Eine äußere Leitungslage stellt neben der Kernlage eine zweite außen angeordnete Lage der in der Richtung z aneinander anliegenden Lagen dar. Die Kernlage und die äußere Leitungslage bilden jeweils mit einer Oberfläche eine in Richtung z weisende Außenseite der Vorrichtung.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist die Vorrichtung mindestens eine Wärmeübertragerlage mit mindestens einem integrierten Wärmeübertrager zum Übertragen von Wärme an das im Fluidkreislauf zirkulierende Fluid beziehungsweise vom im Fluidkreislauf zirkulierenden Fluid auf.
Die Wärmeübertragerlage weist vorteilhaft als Ausnehmungen ausgebildete Strömungspfade für Fluide und jeweils mindestens einen als Einlass beziehungsweise mindestens einen als Auslass für ein Wärmeträgerfluid ausgebildeten Anschluss zum Verbinden mit Fluidleitungen eines Wärmeträgerkreislaufs auf.
Die Wärme kann zwischen dem im Fluidkreislauf zirkulierenden Fluid und einem im Wärmeträgerkreislauf zirkulierenden, von dem im Fluidkreislauf zirkulierenden Fluid abweichenden Wärmeträger, beispielsweise einem Kältemittel oder einem Kühlmittel, übertragen werden. Bei der Ausbildung des im Fluidkreislauf zirkulierenden Fluids als Kältemittel eines Kältemittelkreislaufs kann der Wärmeübertrager auch als kreislaufinterner Wärmeübertrager vom Kältemittel beaufschlagt werden. Dabei entspricht der Wärmeträgerkreislauf dem Fluidkreislauf.
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Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Lagen jeweils in Form einer Platte ausgebildet. Unter einer Platte ist dabei ein dreidimensionales geometrisches Element zu verstehen, dessen Ausdehnungen in den Richtungen x und y wesentlich größer sind als eine Ausdehnung in der Richtung z. Die Ausdehnung in der Richtung z stellt die Dicke der Platte dar, während die Ausdehnungen in den Richtungen x und y die Länge und die Breite der Platte beschreiben. Die Richtungen x, y, z sind jeweils orthogonal zueinander ausgerichtet.
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Die Lagen sind vorteilhaft jeweils an Oberflächen, insbesondere an Oberflächen von in der Richtung z ausgerichteten Breitseiten der Platten, aneinander anliegend angeordnet und im Wesentlichen mit gleichen Außenkonturen, insbesondere entlang von in den Richtungen x und y ausgerichteten Schmalseiten und Längsseiten der Platten, ausgebildet, sodass mit einem Stapeln der Platten in Richtung z eine Vorrichtung mit stetigen Außenflächen entsteht.
Die Lagen sind an Umfangsseiten und damit an den Flächen der Schmalseiten beziehungsweise Längsseiten vorzugsweise fluchtend zueinander angeordnet.
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Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Lagen über jeweils zwischen den Lagen angeordnete Dichtelemente zueinander fluiddicht abgedichtet.
Die Lagen sind vorzugsweise über Stiftelemente beziehungsweise Führungsnuten zueinander positionierbar.
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Nach einer ersten alternativen Ausgestaltung der Erfindung sind die Ventilelemente zum Bewegen innerhalb der Kernlage sowie zum Öffnen und Verschließen von Strömungsdurchgängen für das Fluid durch die Kernlage jeweils mit einem Antriebselement verbunden. Dabei ist bevorzugt jedes Ventilelement über ein Verbindungselement mit einem auf einer Außenseite der Kernlage angeordneten Antriebselement gekoppelt.
Nach einer zweiten alternativen Ausgestaltung der Erfindung sind die Ventilelemente zum Bewegen innerhalb der Kernlage sowie zum Öffnen und Verschließen von Strömungsdurchgängen für das Fluid durch die Kernlage über mindestens eine Kinematik mechanisch miteinander verbunden. Dabei ist jede Kinematik über ein Antriebselement verstellbar. Jedes Ventilelement ist vorzugsweise über ein Verbindungselement mit einer auf einer Außenseite der Kernlage angeordneten Kinematik gekoppelt.
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Die Verbindungselemente sind bevorzugt jeweils als eine Welle ausgebildet. Dabei ist jedes Verbindungselement insbesondere an einem ersten Ende fest mit dem Antriebselement oder der Kinematik und an einem zum ersten Ende distal ausgebildeten zweiten Ende durch eine Oberfläche in die Kernlage hineinragend, insbesondere durch eine innerhalb der Kernlage ausgebildete Durchführöffnung in die Kernlage hineingeführt, und mit dem Ventilelement verbunden angeordnet.
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Das Antriebselement kann als ein Stellmotor, speziell als ein Linearmotor oder als ein rotatorischer Motor mit einer Übertragungsanordnung, insbesondere einem Gewinde, ausgebildet sein. Die Übertragungsanordnung dient dabei dazu, eine Rotationsbewegung des Verbindungselements um deren Längsachse in eine translatorische Hubbewegung des Ventilelements zu übertragen, wobei die translatorische Hubbewegung einer Linearbewegung entspricht.
Ein als rotatorischer Motor vorgesehenes Antriebselement ist bevorzugt als ein elektrischer Stellmotor, insbesondere als ein Schrittmotor oder Servomotor, ausgebildet, welcher vorteilhaft beispielsweise die Kontrolle der Winkelposition erlaubt. Der Motor kann mit einem Sensor zur Positionsbestimmung ausgebildet sein. Die vom Sensor ermittelte Drehposition des Verbindungselements kann kontinuierlich an eine Regelelektronik übermittelt werden, welche die Bewegung des Motors entsprechend einstellbarer Sollwerte, wie etwa von Soll-Winkelpositionen des Verbindungselements, in einem Regelkreis regelt.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Ventilelemente jeweils als ein Nadelelement oder als ein Kugelelement ausgebildet sind.
Die Ventilelemente sind vorzugsweise als Komponenten von Expansionsventilen beziehungsweise Absperrventilen für ein als Kältemittel in einem Kältemittelkreislauf zirkulierendes Fluid konfiguriert.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist mindestens ein als ein Drucksensor oder als ein Temperatursensor oder als ein kombinierter Druck-Temperatur-Sensor ausgebildeter Sensor in der Vorrichtung integriert ausgebildet. Mit der Integration von Sensoren können zusätzliche elektrische Steckverbindungen und elektrische Verbindungsleitungen entfallen.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist als eine hochintegrierte Komponente, speziell als ein Mehrschicht-Kältemittelventil oder Multiplatten-Kältemittelventil, zum Ausführen mehrerer Funktionen ausgebildet. In der Vorrichtung sind Funktionen von Einzelventilen zusammengefasst. Zudem kann die Vorrichtung die Funktionen weiterer Komponenten, wie die Funktion eines Wärmeübertragers, ausführen.
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Die vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ermöglicht die Verwendung der Vorrichtung zum Regeln von Durchfluss und zum Verteilen eines Fluids in einem Kältemittelkreislauf eines thermischen Systems, insbesondere eines Thermomanagementsystems, eines Kraftfahrzeugs, beispielsweise zum Konditionieren eines einem Fahrgastraum zuzuführenden Luftmassenstroms beziehungsweise einer Komponente eines Antriebsstrangs. Die Vorrichtung dient dann auch als ein adaptives Mehrwege-Kältemittelventil für die Fahrzeugklimatisierung.
Der Kältemittelkreislauf, in welchem eine Vorrichtung verwendet wird, kann mit einem beliebigen Kältemittel, insbesondere R1234yf, R1234a, R134a, R744, R404a, R600 oder R600a, R290, R152a, R32 sowie deren Gemischen, betrieben werden.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist als ein hochvariables Ventil, insbesondere ein Kältemittelventil, mit einer Mehrzahl von möglichen Durchströmungspfaden für das Fluid zusammenfassend diverse Vorteile auf:
- - Vereinen verschiedener Ventilfunktionen, insbesondere von mehreren Ventilen, speziell Absperrventilen beziehungsweise Expansionsventilen und 3/2-Wege-Ventilen,
- - Reduzieren der Komplexität bei der Montage, beispielsweise durch entfallende Verbindungsleitungen und Anschlüsse im Vergleich zu Vorrichtungen und Systemen aus dem Stand der Technik, führt zu einer einfachen Ansteuerung sowie geringerer Fehler- und Ausfallwahrscheinlichkeit, was zu erwartende Gewährleistungskosten reduziert, sowie zu einem minimalen Gewicht,
- - Minimieren von Leckage des Fluids durch Entfallen der Verbindungsleitungen und Dichtstellen, dadurch Reduzieren der Kosten für den Endkunden im Servicefall,
- - flexible, den jeweiligen Anforderungen angepasste Konfiguration mit zumindest theoretisch unbegrenzter Anzahl an Lagen und Ventilen sowie einer möglichen Integration eines Wärmeübertragers sowie von Drucksensoren und Temperatursensoren,
- - minimale Herstellungs-, Wartungs- und Betriebskosten sowie minimaler erforderlicher Bauraum.
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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: eine Vorrichtung zum Regeln von Durchfluss und zum Verteilen eines Fluids in einem Fluidkreislauf, insbesondere in einem Kältemittelkreislauf eines thermischen Systems eines Kraftfahrzeugs, mit einer Vielzahl von Ventilen und jeweils zugeordneten Antriebselementen aus mehreren Lagen mit unterschiedlichen Einlässen und Auslässen für das Fluid sowie
- 2: eine Vorrichtung aus 1 mit einem integrierten Wärmeübertrager.
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In 1 ist eine Vorrichtung 1-1 zum Regeln von Durchfluss und zum Verteilen mindestens eines Fluids in mindestens einem Fluidkreislauf, insbesondere in einem Kältemittelkreislauf eines thermischen Systems eines Kraftfahrzeugs, in einer perspektivischen Projektionsdarstellung gezeigt. Die Vorrichtung 1-1 ist mit einer Vielzahl von Ventilen und jeweils den Ventilen zugeordneten Antriebselementen 2a, 2b, 2c, 2d als ein integriertes Kältemittelventil aus mehreren Lagen 3, 4, 5, 6, 7 mit unterschiedlichen Einlässen 8 und Auslässen 9a, 9b, 9c, 9d für das Fluid ausgebildet. Mit der Vorrichtung 1-1 werden die Funktionen mehrerer Ventile ersetzt beziehungsweise wird die Anzahl von mehreren Ventilen auf eine Komponente reduziert.
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Die jeweils mit einem Ventilelement zum Öffnen und Verschließen von Strömungsdurchgängen für das Fluid versehenen Ventile sind über Verbindungselemente mit einem an einer Kernlage 3 angeordneten Antriebselement 2a, 2b, 2c, 2d, auch als Aktuator oder Stellelement bezeichnet, verbunden. Die Antriebselemente 2a, 2b, 2c, 2d können als Aktuatoren jeweils als ein elektrischer Antrieb aus einem Statorelement mit einem Spulenpaket und einem gekapselten Rotorelement mit einem Permanentmagneten ausgebildet sein. Die Ventile können jeweils als Absperrventile oder als Expansionsventile für das als Kältemittel im Fluidkreislauf zirkulierende Fluid konfiguriert sein.
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Die Kernlage 3 bildet eine Außenseite der Vorrichtung 1-1 und weist mit den beispielsweise als Nadelelementen oder Kugelelementen ausgebildeten Ventilelementen sowie dazugehörigen Dichtelementen die Kernkomponenten der Vorrichtung 1-1 auf. Die Antriebselemente 2a, 2b, 2c, 2d sind auf einer von der Vorrichtung 1-1 abweisenden ersten, freien Oberfläche der Kernlage 3 angeordnet, während eine zur ersten Oberfläche gegenüberliegende zweite Oberfläche zu Leitungslagen 4, 5, 6, 7 der Vorrichtung 1-1 ausgerichtet angeordnet ist.
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Die Lagen 3, 4, 5, 6, 7 weisen jeweils die Form einer Platte auf. Die Platten sind jeweils vorzugsweise als ein quaderförmiges Element ausgebildet, wobei die Ausdehnungen in den Richtungen x und y als Länge und Breite der Platte wesentlich größer sind als die Ausdehnung in Richtung z, welche die Dicke der Platte darstellt. Die sich jeweils gegenüberliegenden Oberflächen jeder Lage 3, 4, 5, 6, 7 sind in parallel zueinander ausgerichteten, von den Richtungen x und y aufgespannten Ebenen angeordnet, welche in der Richtung z voneinander beabstandet sind.
Die jeweils an den Oberflächen aneinander anliegenden Lagen 3, 4, 5, 6, 7 sind im Wesentlichen mit gleichen Außenkonturen ausgebildet, sodass mit einem Stapeln der Platten in Richtung z eine Vorrichtung 1-1 mit stetigen Außenflächen ausgebildet wird. Die jeweils mit den Oberflächen zueinander ausgerichteten und aneinander anliegend gestapelten Platten sind an den Umfangsseiten und damit an den Flächen der Schmalseiten fluchtend zueinander angeordnet.
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Innerhalb der von der Kernlage 3 abweichenden Lagen 4, 5, 6, 7 sind die Strömungspfade für das Fluid als Ausnehmungen ausgebildet, sodass die Lagen 4, 5, 6, 7 auch als Leitungslagen bezeichnet werden. Die Leitungslagen 4, 5, 6, 7 weisen neben den Ausnehmungen der Strömungspfade auch als Einlass 8 oder als Auslass 9a, 9b, 9c, 9d für das Fluid ausgebildete Anschlüsse zum Verbinden mit Fluidleitungen beziehungsweise zum Verbinden mit Komponenten des Fluidkreislaufs, wie einer Fördervorrichtung, beispielsweise einem Verdichter, oder Wärmeübertragern, auf. Die Anschlüsse sind an einer ersten Schmalseite sowie einer der ersten Schmalseite gegenüberliegenden zweiten Schmalseite der Vorrichtung 1-1 angeordnet, können jedoch nach Bedarf ebenso an zumindest einer der sich gegenüberliegenden Längsseiten der Vorrichtung 1-1 ausgebildet sein.
Dabei können innerhalb der ersten Leitungslage 4 ein Einlass 8 sowie ein Auslass 9b vorgesehen sein, während innerhalb der zweiten Leitungslage 5 zwei Auslässe 9a, 9c und innerhalb der dritten Leitungslage 6 ein Auslass 9d ausgebildet sind. Die vierte Leitungslage 7 weist eine zur zweiten Oberfläche der Leitungslage 6 ausgerichtete und an der zweiten Oberfläche der Leitungslage 6 anliegende erste Oberfläche sowie eine der ersten Oberfläche gegenüberliegende und von der Vorrichtung 1-1 abweisende zweite, freie Oberfläche auf. Die vierte Leitungslage 7 begrenzt folglich, ebenso wie die Kernlage 3, die Vorrichtung 1-1 in Richtung z.
Zwischen der dritten Leitungslage 6 und der vierten Leitungslage 7 können je nach Bedarf und Anzahl von Funktionen beziehungsweise Anschlüssen und Ventilen innerhalb der Vorrichtung 1-1 weitere Lagen angeordnet sein.
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Die Lagen 3, 4, 5, 6, 7 sind über jeweils zwischen den Lagen 3, 4, 5, 6, 7 angeordnete Dichtelemente zueinander fluiddicht abgedichtet. Die Dichtelemente können beispielsweise als Formdichtung, O-Ring-Dichtung oder Flachdichtung beziehungsweise als metallische Dichtung ausgebildet sein, um die verschiedenen Strömungspfade des Fluids voneinander zu trennen. Die Strömungspfade erstrecken sich jeweils von einem Einlass 8 oder einem Ventilelement zu mindestens einem Ventilelement oder mindestens einem Auslass 9a, 9b, 9c, 9d.
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Innerhalb der Vorrichtung 1-1 können zudem Sensoren, insbesondere Drucksensoren beziehungsweise Temperatursensoren, insbesondere zum Steuern oder Regeln des Fluidkreislaufs, integriert sein.
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Aus 2 geht eine weitere Vorrichtung 1-2 zum Regeln von Durchfluss und zum Verteilen mindestens eines Fluids in mindestens einem Fluidkreislauf, insbesondere in einem Kältemittelkreislauf eines thermischen Systems eines Kraftfahrzeugs, ähnlich der Vorrichtung 1-1 gemäß 1, in einer perspektivischen Projektionsdarstellung hervor.
Der wesentliche Unterschied zwischen der Vorrichtung 1-2 und der Vorrichtung 1-1 nach 1 liegt in der Ausbildung eines integrierten Wärmeübertragers 11 innerhalb der Vorrichtung 1-2. Die ansonsten gleichen Komponenten der Vorrichtungen 1-1, 1-2 sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Zur Erläuterung der Komponenten wird auf die Beschreibung zu 1 verwiesen.
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Der Wärmeübertrager 11 ist innerhalb einer Wärmeübertragerlage 10 integriert, welche, ebenso wie die Kernlage 3 und die Leitungslagen 4, 5, 6, 7, die Form einer Platte aufweist. Die Wärmeübertragerlage 10 ist zwischen der dritten Leitungslage 6 und der vierten Leitungslage 7 angeordnet.
Die Wärmeübertragerlage 10 liegt mit einer ersten Oberfläche an der zweiten Oberfläche der dritten Leitungslage 6 und mit einer der ersten Oberfläche gegenüberliegenden zweiten Oberfläche an der ersten Oberfläche der vierten Leitungslage 7 an. Die Lagen 6, 7 ,10 sind wiederum im Wesentlichen mit gleichen Außenkonturen ausgebildet, sodass mit einem Stapeln der Platten in Richtung z eine Vorrichtung 1-2 mit stetigen Außenflächen ausgebildet wird. Die jeweils mit den Oberflächen zueinander ausgerichteten und aneinander anliegend gestapelten Platten sind an den Umfangsseiten und damit an den Flächen der Schmalseiten fluchtend zueinander angeordnet.
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Innerhalb der Wärmeübertragerlage 10 sind Strömungspfade für das innerhalb des Fluidkreislaufs zirkulierende sowie von der Vorrichtung 1-2 zu regelnde beziehungsweise zu verteilende Fluid und ein Wärmeträgerfluid ausgebildet, zwischen welchen die Wärme übertragen wird. Dabei weist die Wärmeübertragerlage 10 neben den Strömungspfaden der Fluide auch jeweils einen als Einlass 12 beziehungsweise einen als Auslass 13 für das Wärmeträgerfluid ausgebildeten Anschluss zum Verbinden mit Fluidleitungen eines Wärmeträgerkreislaufs auf. Die Anschlüsse sind gemeinsam an einer Schmalseite der Vorrichtung 1-2 angeordnet, können jedoch nach Bedarf ebenso an sich gegenüberliegenden Schmalseiten oder zumindest einer der sich gegenüberliegenden Längsseiten der Vorrichtung 1-2 vorgesehen sein.
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Der Wärmeübertrager 11 kann einerseits mit Kühlmittel als Wärmeträgerfluid betrieben werden. Wenn die Vorrichtung 1-2 zum Regeln von Durchfluss und zum Verteilen eines Kältemittels in einem Kältemittelkreislauf dient, ist der Wärmeübertrager 11 folglich als ein Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager ausgebildet. Bei einem Einsatz der Vorrichtung 1-2 zum Regeln von Durchfluss und zum Verteilen eines Kühlmittels in einem Kühlmittelkreislauf wird der Wärmeübertrager 11 als Kühlmittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager betrieben. Der Wärmeübertrager 11 kann andererseits auch mit Kältemittel als Wärmeträgerfluid betrieben werden. Wenn die Vorrichtung 1-2 zum Regeln von Durchfluss und zum Verteilen eines Kältemittels in einem Kältemittelkreislauf dient, ist der Wärmeübertrager 11 folglich als ein Kältemittel-Kältemittel-Wärmeübertrager ausgebildet. Bei einem Beaufschlagen des Wärmeübertragers 11 beiderseits mit demselben Kältemittel wird der Wärmeübertrager 11 als ein fluidkreislaufinterner, insbesondere kältemittelkreislaufinterner Wärmeübertrager, auch als innerer Wärmeübertrager bezeichnet, betrieben.
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Bezugszeichenliste
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- 1-1, 1-2
- Vorrichtung
- 2a, 2b, 2c, 2d
- Antriebselement Ventilelement
- 3
- Lage, Kernlage
- 4
- Lage, erste Leitungslage
- 5
- Lage, zweite Leitungslage
- 6
- Lage, dritte Leitungslage
- 7
- Lage, vierte Leitungslage
- 8
- Einlass
- 9a, 9b, 9c, 9d
- Auslass
- 10
- Wärmeübertragerlage
- 11
- Wärmeübertrager
- 12
- Einlass Wärmeübertragerfluid
- 13
- Auslass Wärmeübertragerfluid
- x,y, z
- Richtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014105097 A1 [0005]
