DE102021210232A1

DE102021210232A1 - Kältemittelvorrichtung für einen Kältemittelkreislauf und Verwendung einer Kältemittelvorrichtung

Info

Publication number: DE102021210232A1
Application number: DE102021210232.8A
Authority: DE
Inventors: Daniel Blasko; Jessica Wolf; Heino Schiller
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2021-09-15
Filing date: 2021-09-15
Publication date: 2023-03-16

Abstract

Um eine Kältemittelvorrichtung für einen Kältemittelkreislauf bereitzustellen, welche kompakt und in der Herstellung günstig ist und welche mit R744 als Kältemittel betrieben werden kann, wird eine Kältemittelvorrichtung (100) für einen Kältemittelkreislauf umfassend eine Kältemittelverteilereinheit (10) mit einem Grundkörper (11) vorgeschlagen, wobei in dem Grundkörper (11) Kältemittelleitungen (12) verlaufend angeordnet sind, ferner umfassend mindestens eine Klimakomponente (16), wobei der Grundkörper (11) eine Fluidschnittstelle (15) aufweist, wobei die mindestens eine Klimakomponente (16) direkt an die Fluidschnittstelle (15) angebunden ist, wobei die Fluidschnittstelle (15) ein Dichtungssystem (19) aufweist, wobei vorgesehen ist, dass das Dichtungssystem (19) eine Sickendichtung (20) umfasst, und/oder dass das Dichtungssystem (19) ein konisches Dichtungssystem ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kältemittelvorrichtung für einen Kältemittelkreislauf, umfassend eine Kältemittelverteilereinheit mit einem Grundkörper, wobei in dem Grundkörper Kältemittelleitungen verlaufend angeordnet sind, und mindestens eine Klimakomponente, wobei der Grundkörper eine Fluidschnittstelle aufweist, wobei die mindestens eine Klimakomponente direkt an die Fluidstelle angebunden ist, und wobei die Fluidschnittstelle ein Dichtungssystem aufweist.
Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung einer Kältemittelvorrichtung sowie ein Kraftfahrzeug umfassend einen Kältemittelkreislauf mit einer Kältemittelvorrichtung.
In Kältemittelkreisläufen für Kraftfahrzeuge werden Klimakomponenten wie Wärmetauscher oder Akkumulator üblicherweise über Kältemittelleitungen an die erforderlichen Ventile angeschlossen und so in den Kältemittelkreislauf integriert. Darüber hinaus sind Kältemittelverteilereinheiten bekannt, an die die Klimakomponenten direkt angeschlossen sind. Die bekannten Kältemittelverteilereinheiten für Kältemittelvorrichtungen sind für die Verwendung des Kältemittels R1234yf ausgelegt.
In Kältemittelkreisläufen, die mit dem Kältemittel R744 (Kohlendioxid CO2) betrieben werden, treten hohe Drücke und Temperaturen auf. Darüber hinaus kann das Kältemittel R744 in Elastomere (Kunststoffe) diffundieren und diese beschädigen. Aufgrund der höheren Anforderungen sind die aus dem Stand der Technik bekannten Kältemittelverteilereinheiten nicht für den Einsatz in Kältemittelkreisläufen mit R744 als Kältemittel geeignet.
Aus der DE 10 2018 218 823 A1 ist eine Blockverbindungsanordnung für eine Kälteanlage eines Kraftfahrzeuges bekannt, mit einem ersten Blockelement, das einen ersten Kältemittelleitungsabschnitt aufweist, und einem zweiten Blockelement, das einen zweiten Kältemittelleitungsabschnitt aufweist, wobei der erste Kältemittelleitungsabschnitt und der zweite Kältemittelleitungsabschnitt unter Zwischenlage von wenigstens einem Dichtungselement miteinander verbindbar oder verbunden sind, wobei das Dichtungselement als metallische Flachdichtung ausgebildet ist.
Die DE 10 2019 111 018 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Regeln eines Durchflusses und Verteilen eines Kältemittels in einen Kältemittelkreislauf. Die Vorrichtung weist ein Gehäuse mit Anschlüssen zum Verbinden mit Fluidleitungen, welche jeweils über eine Durchgangsöffnung mit einem inneren Volumen des Gehäuses verbunden sind, sowie ein im inneren Volumen des Gehäuses angeordnetes Ventilelement mit einem Stellelement zum Bewegen des Ventilelementes relative zum Gehäuse auf.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kältemittelvorrichtung für einen Kältemittelkreislauf bereitzustellen, welche kompakt und in der Herstellung günstig ist und welche mit R744 als Kältemittel betrieben werden kann.
Zur Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe wird eine Kältemittelvorrichtung für einen Kältemittelkreislauf vorgeschlagen, umfassend eine Kältemittelverteilereinheit mit einem Grundkörper, wobei in dem Grundkörper Kältemittelleitungen verlaufend angeordnet sind, und mindestens eine Klimakomponente, wobei der Grundkörper eine Fluidschnittstelle aufweist, wobei die mindestens eine Klimakomponente direkt an die Fluidschnittstelle angebunden ist, wobei die Fluidschnittstelle ein Dichtungssystem aufweist, wobei ferner vorgesehen ist, dass das Dichtungssystem eine Sickendichtung umfasst, und/oder dass das Dichtungssystem ein konisches Dichtungssystem ist.
Die Kältemittelvorrichtung kann in einem Kältemittelkreislauf eines Kraftfahrzeuges eingesetzt werden. Darüber hinaus kann die erfindungsgemäße Kältemittelvorrichtung auch in der stationären Heizungs- und Klimatisierungstechnik eingesetzt werden. Zudem ist die Verwendung der Kältemittelvorrichtung in einem Wärmepumpensystem möglich.
Aufgrund der direkten Verbindung oder Anbindung der Klimakomponente mit bzw. an der Fluidschnittstelle des Grundkörpers kann auf die Verwendung kostenintensiver zusätzlicher Kältemittelleitungen zur Anbindung der Klimakomponente verzichtet werden. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Dichtungssystems umfassend eine Sickendichtung oder als ein konisches Dichtungssystem können zudem hohe Leckageanforderungen bei gleichzeitig hoher Temperaturbelastung erfüllt werden. Der Einsatz einer Sickendichtung beziehungsweise eines konischen Dichtungssystems ermöglicht somit die Bereitstellung einer kompakten Kältemittelvorrichtung für einen Kältemittelkreislauf, welche für die Verwendung von R744 als Kältemittel geeignet ist. Eine Sickendichtung ist zudem kostengünstig und gestattet eine einfache Bearbeitung der Dichtflansche.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Dichtungssystem für eine Verwendung von R744 als Kältemittel ausgelegt ist.
Die Verwendung von R744 als Kältemittel wird insbesondere durch die Sickendichtung beziehungsweise das konische Dichtungssystem möglich, welche bzw. welches gegenüber bekannten metallischen Flachdichtungen eine bessere Einhaltung der Leckageanforderungen gewährleistet.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Grundkörper ein monolithischer und/oder einteiliger Grundkörper ist.
Der Grundkörper der Kältemittelverteilereinheit umfasst Kältemittelleitungen, welche in dem Grundkörper integriert und in diesem verlaufend angeordnet sind. Das Material des Grundkörpers kann dabei die Wandungen der Kältemittelleitungen ausbilden. Durch die Ausgestaltung des Grundkörpers als ein monolithischer und/oder einteiliger Grundkörper kann die Kältemittelverteilereinheit der Kältemittelvorrichtung höheren Betriebsdrücken standhalten. Bekannte Kältemittelverteilereinheiten für Kältemittelvorrichtungen sind meist in zweischaliger Aluminiumbauweise hergestellt, wobei die Schalen miteinander verlötet oder verschweißt sind. Bei der Verwendung des Kältemittels R744 ist aufgrund der höheren Betriebsdrücke eine zweischalige Bauform mit einer Lötverbindung ungeeignet. Zudem ist der bekannte zweischalige Aufbau kostenintensiv.
Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass der Grundkörper ein Guss-, Druckguss- oder Schmiedebauteil, insbesondere ein Aluminiumdruckgussbauteil, ein Aluminiumgussbauteil oder ein Aluminiumschmiedebauteil, ist.
Weiter bevorzugt ist vorgesehen, dass in der Kältemittelverteilereinheit Ventile, insbesondere Absperr- und Expansionsventile, integriert angeordnet sind.
Die Ventile, insbesondere die Absperr- und Expansionsventile, sind dabei weiter bevorzugt in dem Grundkörper selbst angeordnet und in diesen integriert. Die Ventile, insbesondere die Absperr- oder Expansionsventile, sind somit in dem Grundkörper der Kältemittelverteilereinheit zu einem kompakten Modul zusammengefasst und mittels der in den Grundkörper integriert verlaufend angeordneten Kältemittelleitungen miteinander verbunden. Hierdurch lassen sich kostenintensive Kältemittelleitungen zur Verbindung der Ventile einsparen.
Die Klimakomponente kann dabei direkt an die in den Grundkörper der Kältemittelverteilereinheit angeordneten Ventile angebunden sein. Dies kann bedeuten, dass die Fluidschnittstelle Teil mindestens eines der Ventile ist. Darüber hinaus kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Klimakomponente über die Fluidschnittstelle an die Kältemittelverteilereinheit angeschlossen ist, wobei die Fluidschnittstelle über eine in dem Grundkörper verlaufende Kältemittelleitung mit dem Ventil verbunden ist.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die mindestens eine Klimakomponente ein Chiller, ein Wärmetauscher, ein Akkumulator, oder ein Ventil ist.
Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass die mindestens eine Klimakomponente mit der Kältemittelverteilereinheit, insbesondere mit dem Grundkörper der Kältemittelverteilereinheit, mittels Schraubelementen verschraubt ist.
Die Schraubelemente können als Schraubbolzen ausgebildet sein.
Ferner können für die Klimakomponente ein oder mehrere, beispielsweise zwei, Schraubelemente verwendet werden. Die Schraubelemente durchdringen zudem bevorzugt auch das Dichtungssystem, insbesondere die Sickendichtung oder das konische Dichtungssystem. Somit wird durch die Schraubelemente auch das Dichtungssystem ortsfest zwischen der Klimakomponente und dem Grundkörper der Kältemittelverteilereinheit fixiert.
Die Kältemittelverteilereinheit kann als Kältemittelverteilerplatte ausgebildet sein.
Eine weitere Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe besteht in der Verwendung einer vorbeschriebenen Kältemittelvorrichtung mit R744 als Kältemittel.
Eine noch weitere Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe besteht in einem Kraftfahrzeug umfassend einen Kältemittelkreislauf mit einer vorbeschriebenen Kältemittelvorrichtung.
Die Erfindung wird nachstehend näher anhand der beigefügten Figur erläutert.
Es zeigt

1 eine schematische Darstellung einer Kältemittelvorrichtung.

1 zeigt eine Kältemittelvorrichtung 100 für einen Kältemittelkreislauf. Die Kältemittelvorrichtung 100 umfasst eine Kältemittelverteilereinheit 10 mit einem Grundkörper 11, wobei in dem Grundkörper 11 Kältemittelleitungen 12 verlaufend angeordnet sind. Die Kältemittelverteilereinheit 10 ist als Kältemittelverteilerplatte 13 ausgebildet. Die in dem Grundkörper 11 verlaufenden Kältemittelleitungen 12 sind direkt aus dem Grundkörper 11 herausgebildet, das heißt, das Material des Grundkörpers 11 bildet die Wandung der Kältemittelleitungen 12. Ferner sind in der Kältemittelverteilereinheit 10 Ventile 14, wie beispielsweise Absperr- oder Expansionsventile, angeordnet. Der Grundkörper 11 der Kältemittelverteilereinheit 10 weist Fluidschnittstellen 15 auf. An die Fluidschnittstellen 15 sind Klimakomponenten 16 direkt angebunden. Bei einer der Klimakomponenten 16 kann es sich um einen Chiller 17 handeln, bei einer anderen der Klimakomponenten 16 kann es sich um einen Akkumulator 18 handeln. Die Fluidschnittstellen 15 umfassen Dichtungssysteme 19, welche Sickendichtungen 20 umfassen.
Der Grundkörper 11 der Kältemittelverteilereinheit 10 ist als monolithischer oder einteiliger Grundkörper 11 ausgebildet. Insbesondere ist der Grundkörper 11 ein Aluminiumdruckgussbauteil 21. Durch die Kombination des monolithischen und/oder einteiligen Grundkörpers 11 der Kältemittelverteilereinheit 10 mit dem speziellen, eine Sickendichtung 20 umfassenden Dichtungssystem 19 kann die Kältemittelvorrichtung 100 auch mit R744 als Kältemittel verwendet werden. Die Klimakomponenten 16, insbesondere der Chiller 17 und der Akkumulator 18, sind mit der Kältemittelverteilereinheit 10 mittels Schraubelementen 22 verschraubt, welche als Schraubbolzen 23 ausgebildet sind.
Bezugszeichenliste

100: Kältemittelvorrichtung
10: Kältemittelverteilereinheit
11: Grundkörper
12: Kältemittelleitung
13: Kältemittelverteilerplatte
14: Ventil
15: Fluidschnittstelle
16: Klimakomponente
17: Chiller
18: Akkumulator
19: Dichtungssystem
20: Sickendichtung
21: Aluminiumdruckgussbauteil
22: Schraubelement
23: Schraubbolzen

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102018218823 A1 [0005]
DE 102019111018 A1 [0006]

Claims

Kältemittelvorrichtung (100) für einen Kältemittelkreislauf, umfassend eine Kältemittelverteilereinheit (10) mit einem Grundkörper (11), wobei in dem Grundkörper (11) Kältemittelleitungen (12) verlaufend angeordnet sind, und mindestens eine Klimakomponente (16), wobei der Grundkörper (11) eine Fluidschnittstelle (15) aufweist, wobei die mindestens eine Klimakomponente (16) direkt an die Fluidschnittstelle (15) angebunden ist, wobei die Fluidschnittstelle (15) ein Dichtungssystem (19) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungssystem (19) eine Sickendichtung (20) umfasst, und/oder dass das Dichtungssystem (19) ein konisches Dichtungssystem ist.
Kältemittelvorrichtung (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungssystem (19) für eine Verwendung von R744 als Kältemittel ausgelegt ist.
Kältemittelvorrichtung (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (11) ein monolithischer und/oder einteiliger Grundkörper (11) ist.
Kältemittelvorrichtung (100) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (11) ein Guss-, Druckguss- oder Schmiedebauteil, insbesondere ein Aluminiumdruckgussbauteil (21), ein Aluminiumgussbauteil oder ein Aluminiumschmiedebauteil, ist.
Kältemittelvorrichtung (100) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Kältemittelverteilereinheit (10) Ventile (14), insbesondere Absperr- und Expansionsventile, integriert angeordnet sind.
Kältemittelvorrichtung (100) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Klimakomponente (16) ein Chiller (17), ein Wärmetauscher, ein Akkumulator (18), oder ein Ventil (14) ist.
Kältemittelvorrichtung (100) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Klimakomponente (16) mit der Kältemittelverteilereinheit (10), insbesondere mit dem Grundkörper (11) der Kältemittelverteilereinheit (10), mittels Schraubelementen (22) verschraubt ist.
Kältemittelvorrichtung (100) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubelemente (22) Schraubbolzen (23) sind.
Verwendung einer Kältemittelvorrichtung (100) nach einem der vorgenannten Ansprüche mit R744 als Kältemittel.
Kraftfahrzeug umfassend einen Kältemittelkreislauf mit einer Kältemittelvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.