DE10323739B4

DE10323739B4 - Expansionseinheit für einen Kältemittelkreis

Info

Publication number: DE10323739B4
Application number: DE10323739A
Authority: DE
Inventors: Stefan Dipl.-Ing. Giez
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2003-05-24
Filing date: 2003-05-24
Publication date: 2008-10-30
Anticipated expiration: 2023-05-25
Also published as: DE10323739A1

Abstract

Expansionseinheit für einen Kältemittelkreis (1), insbesondere in einem Kraftfahrzeug, mit einem Gehäuse (8), in dem ein Expansionsventil (7) angeordnet ist und das einen ersten Eingang (9) zum Anschließen an den Kältemittelkreis (1) stromab eines Kondensators (3) sowie einen ersten Ausgang (10) zum Anschließen an den Kältemittelkreis (1) stromauf eines Verdampfers (4) aufweist,
– wobei der erste Eingang (9) in Gehäuse (8) mit einem Hochdruckeingang (18) des Expansionsventils (7) verbunden ist, während der erste Ausgang (10) im Gehäuse (8) mit einem Niederdruckausgang (19) des Expansionsventils (7) verbunden ist,
– wobei das Gehäuse (8) einen zweiten Eingang (11) zum Anschließen an den Kühlmittelkreis (1) stromab des Verdampfers (4) sowie einen zweiten Ausgang (12) zum Anschließen an den Kältemittelkreis (1) stromauf eines Kompressors (2) aufweist,
– wobei der zweite Eingang (11) im Gehäuse (8) mit dem zweiten Ausgang (12) verbunden ist,
gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale a1 und a2...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Expansionseinheit für einen Kältemittelkreis, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem einen mit einer derartigen Expansionseinheit ausgestatteten Kältemittelkreis.
Die gattungsgemäße DE 102 18 817 A1 beschreibt eine Expansionseinheit für einen Kältemittelkreis in Kraftfahrzeugen, die ein Gehäuse beinhaltet, in dem ein Expansionsventil angeordnet ist und das einen ersten Eingang zum Anschließen an den Kältemittelkreis stromab eines Kondensators sowie einen ersten Ausgang zum Anschließen an den Kältemittelkreis stromauf eines Verdampfers aufweist. Der erste Eingang in dem Gehäuse ist mit einem Hochdruckeingang des Expansionsventils verbunden, während der erste Ausgang im Gehäuse mit einem Niederdruckausgang des Expansionsventils verbunden ist. Weiterhin weist das Gehäuse einen zweiten Eingang zum Anschließen an den Kühlmittelkreis stromab des Verdampfers sowie einen zweiten Ausgang zum Anschließen an den Kältemittelkreis stromauf eines Kompressors auf. Der zweite Eingang ist im Gehäuse mit dem zweiten Ausgang verbunden.
Eine ähnliche Expansionseinheit ist aus der EP 0 874 202 B1 entnehmbar, bei der die betreffenden Anschlüsse ebenfalls unmittelbar am Gehäuse ausgebildet sind. Aus der dortigen 6 ist zu erkennen, dass ein Anschluss auch als Anschlussstutzen ausgebildet sein kann, der ein Außengewinde trägt.
Aus der DE 199 17 048 A1 , der DE 199 12 139 C1 und der DE 100 35 666 A1 sind Kältemittelkreise bekannt, umfassend einen Kompressor, einen stromab des Kompressors angeordneten Kondensator, einen stromauf des Kompressors angeordneten Verdampfer sowie ein stromab des Kondensators und stromauf des Verdampfers angeordnetes Expansionsventil. Des Weiteren kann der Kühlmittelkreis einen oder mehrere Sammler enthalten, die zwischen Kompressor und Verdampfer und/oder zwischen Kondensator und Expansionsventil angeordnet sein können.
Ein derartiger Kühlmittelkreis ist somit aus mehreren Komponenten zusammengebaut, wobei eine größere Anzahl von Anschlussstellen miteinander dicht verbunden werden muss. Um den Montageaufwand für die Herstellung eines solchen Kältemittelkreises zu reduzieren und um die Betriebszuverlässigkeit des Kältemittelkreises zu erhöhen, ist es wünschenswert, den Kältemittelkreis mit möglichst wenig Anschlussstellen zu versehen, die für die Montage dicht miteinander verbunden werden müssen.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für einen derartigen Kältemittelkreis eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die insbesondere die Montage vereinfacht und die Betriebszuverlässigkeit erhöht.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, das Expansionsventil sowie einen Leitungsabschnitt, der zwischen dem Kompressor und dem Verdampfer im Kältemittelkreis angeordnet ist, in einem gemeinsamen Gehäuse unterzubringen, um so eine einfach handhabbare und einfach montierbare Expansionseinheit bereitzustellen. Durch die Integration eines Leitungsabschnitts des Kältemittelkreises in die Expansionseinheit ergibt sich für die Expansionseinheit eine erhöhte Funktionali tät. Des Weiteren können sich Vorteile für die Leitungsführung beim jeweiligen Anwendungsfall ergeben.
Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform kann eine weitere Vereinfachung dadurch erreicht werden, dass die Expansionseinheit zumindest eine Trennstelle aufweist, die zwei Anschlüsse, von denen der eine über einen entsprechenden Leitungsabschnitt mit einem Ausgang des Gehäuses verbunden ist und von denen der andere über einen entsprechenden Leitungsabschnitt mit einem Eingang des Gehäuses verbunden ist, zu einer Einheit zusammenfasst. Durch eine solche vereinheitlichte Trennstelle kann eine isolierte Montage und Demontage der Expansionseinheit sowie des Verdampfers vereinfacht werden.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder funktional gleiche oder ähnliche Bauteile beziehen.
Es zeigen, jeweils schematisch,
1 bis 3. Schaltplanartige Prinzipdarstellungen eines erfindungsgemäßen Kältemittelkreises bei verschiedenen Ausführungsformen.
Entsprechend 1 umfasst ein erfindungsgemäßer Kältemittelkreis 1 einen Kompressor 2, einen Kondensator 3, einen Verdampfer 4 sowie eine erfindungsgemäße Expansionseinheit 5. Üblicherweise enthält der Kältemittelkreis 1 außerdem einen Sammler 6, der als Ausgleichbehälter und/oder zum Trennen flüssiger oder gasförmiger Kältemittelanteile dient. Der Kältemittelkreis 1 dient beispielsweise in einem Kraftfahrzeug innerhalb einer Klimatisierungseinrichtung zur Erzeugung gekühlter Luft, die in einen Fahrzeuginnenraum zu dessen Klimatisierung eingeblasen werden kann.
In der üblichen Weise ist der Kondensator 3 stromab des Kompressors 2 angeordnet, während sich der Verdampfer 4 stromauf des Kompressors 2 befindet. Ein Expansionsventil 7 der Expansionseinheit 5 ist dabei zwischen Kondensator 3 und Verdampfer 4, also stromab des Kondensators 3 und stromauf des Verdampfers 4 im Kältemittelkreis 1 angeordnet. Der Sammler 6 ist hier zwischen dem Expansionsventil 7 und dem Kondensator 3 angeordnet, wobei auch eine andere Positionierung bzw. zumindest ein weiterer Sammler 6 vorgesehen sein kann.
Erfindungsgemäß besitzt die Expansionseinheit 5 ein Gehäuse 8, in dem das Expansionsventil 7 untergebracht ist und das einen ersten Eingang 9, einen ersten Ausgang 10, einen zweiten Eingang 11 und einen zweiten Ausgang 12 aufweist. Über den ersten Eingang 9 ist die Expansionseinheit 5 stromab des Kondensators 3 bzw. stromab des Sammlers 6 an dem Kältemittelkreis 1 angeschlossen und kommuniziert dadurch mit einem Ausgang 13 des Kondensators 3 bzw. mit einem Ausgang 14 des Sammlers 6. Über den ersten Ausgang 10 ist die Expansionseinheit 5 stromauf des Verdampfers 4 an den Kältemittelkreis 1 angeschlossen, so dass der erste Ausgang 10 mit einem Eingang 15 des Verdampfers 4 kommuniziert.
Der zweite Eingang 11 kommuniziert mit einem Ausgang 16 des Verdampfers, so dass die Expansionseinheit 5 über den zweiten Eingang 11 stromab des Verdampfers 4 an den Kältemittelkreis 1 angeschlossen ist. Schließlich kommuniziert der zweite Ausgang 12 mit einem Eingang 17 des Kompressors 2, so dass die Expansionseinheit 5 über ihren zweiten Ausgang 12 stromauf des Kompressors 2 an den Kältemittelkreis 1 angeschlossen ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist der erste Eingang 9 im Inneren des Gehäuses 8 mit einem Hochdruckeingang 18 des Expansionsventils 7 verbunden, während der erste Ausgang 10 im Inneren des Gehäuses 8 mit einem Niederdruckausgang 19 des Expansionsventils 7 verbunden ist. Des Weiteren sind im Inneren des Gehäuses 8 der zweite Eingang 11 und der zweite Ausgang 12 miteinander verbunden. Das Gehäuse 8 enthält somit einen Leitungsabschnitt 20 des Kältemittelkreises 1, der einerseits mit dem Ausgang 16 des Verdampfers 4 und andererseits mit dem Eingang 17 des Kompressors 2 kommuniziert. Somit ist der Eingang 17 des Kompressors 2 durch das Gehäuse 8 der Expansionseinheit 5 hindurch an den Ausgang 16 des Verdampfers 4 angeschlossen.
Für den Einbau der Expansionseinheit 5 in den Kältemittelkreis 1 ist diese mit vier Anschlussstellen oder kurz Anschlüssen ausgestattet, nämlich einem dem ersten Eingang 9 zugeordneten ersten Anschluss 21, einem dem ersten Ausgang 10 zugeordneten zweiten Anschluss 22, einem dem zweiten Eingang 11 zugeordneten dritten Anschluss 23 und einem dem zweiten Ausgang 12 zugeordneten vierten Anschluss 24. Bei der Ausführungsform gemäß 1 sind die Anschlüsse 21 bis 24 unmittelbar am Gehäuse 8 ausgebildet, so dass sie mit den zugehörigen Eingängen 9, 11 und Ausgängen 10, 12 zusammenfallen.
Im Unterschied dazu sind bei der Ausführungsform gemäß 2 die Anschlüsse 21 bis 24 der Expansionseinheit 5 jeweils an einem freien Ende eines Leitungsabschnitts angeordnet, der einen integralen Bestandteil der Expansionseinheit 5 bildet. Im Einzelnen handelt es sich dabei um einen ersten Leitungsabschnitt 25, der vom ersten Eingang 9 bis zum ersten Anschluss 21 führt, einen zweiten Leitungsabschnitt 26, der vom ersten Ausgang 10 zum zweiten Anschluss 22 führt, einen dritten Leitungsabschnitt 27, der vom zweiten Eingang 11 zum dritten Anschluss 23 führt und einen vierten Leitungsabschnitt 28, der vom zweiten Ausgang 12 zum vierten Anschluss 4 führt.
Bei der in 2 gezeigten Ausführungsform ist der erste Leitungsabschnitt 25 so ausgestaltet, dass der daran ausgebildete erste Anschluss 21 direkt an den Ausgang 14 des Sammlers angeschlossen ist. Falls zwischen Expansionseinheit 5 und Kondensator 3 ein derartiger Sammler 6 nicht vorhanden ist, kann der erste Leitungsabschnitt 25 auch so ausgestaltet werden, dass der daran angeordnete erste Anschluss 21 direkt an den Ausgang 13 des Kondensators 3 angeschlossen werden kann. Der zweite Leitungsabschnitt 26 ist hier so ausgeführt, dass der daran ausgebildete zweite Anschluss 22 direkt an den Eingang 15 des Verdampfers 4 angeschlossen werden kann. In entsprechender Weise ist auch der dritte Leitungsabschnitt 27 hier so ausgestaltet, dass der daran angeordnete dritte Anschluss 23 direkt an den Ausgang 16 des Verdampfers 4 anschließbar ist. Schließlich ist hier exemplarisch der vierte Leitungsabschnitt 28 so geformt und dimensioniert, dass der daran ausgebildete vierte Anschluss 24 direkt and den Eingang 17 des Kompressors 2 angeschlossen werden kann.
Es ist klar, dass zwischen den extremen Positionen für die Anschlüsse 21 bis 24, die in den 1 und 2 wiedergegeben sind, auch beliebige Zwischenpositionen und Mischungen der beiden Varianten möglich sind. Die Positionierung der Anschlüsse 21 bis 24 erfolgt zweckmäßig nach den Bedürfnissen des Einzelfalls, also in Abhängigkeit der konkreten Einbausituation des jeweiligen Kältemittelkreises 1.
Bei der in 3 gezeigten Ausführungsform weist die Expansionseinheit 5 zusätzlich eine erste Trennstelle 29 auf. In dieser ersten Trennstelle 29 sind der zweite Anschluss 22 und der dritte Anschluss 23 zu einer Einheit zusammengefasst. Der zweite Leitungsabschnitt 26 und der dritte Leitungsabschnitt 27 führen somit vom ersten Ausgang 10 bzw. vom zweiten Eingang 11 zur ersten Trennstelle 29 und enden dort im zweiten Anschluss 22 bzw. im dritten Anschluss 23.
Zusätzlich oder alternativ zur ersten Trennstelle 29 kann die Expansionseinheit 5 eine zweite Trennstelle 30 aufweisen, die entsprechend zur ersten Trennstelle 29 den ersten Anschluss 21 und den vierten Anschluss 24 zu einer Einheit zusammenfasst. Dementsprechend verbinden der erste Leitungsabschnitt 25 und der vierte Leitungsabschnitt 28 den ersten Eingang 9 bzw. den zweiten Ausgang 12 mit der zweiten Trennstelle und enden dort im ersten Anschluss 21 bzw. im vierten Anschluss 24.
Mit Hilfe der ersten Trennstelle 29 kann der Verdampfer 4 besonders einfach vom übrigen Kältemittelkreis 1 isoliert, demontiert und montiert werden. Wenn beide Trennstellen 29 und 30 vorgesehen sind, kann die Expansionseinheit 5 besonders einfach unabhängig von den anderen Komponenten des Kühlmittelkreises 1 montiert und demontiert werden. Die Trennstellen, 29, 30 vereinfachen den Einbau und den Ausbau einzelner Komponenten, z. B. Verdampfer 4 und Expansionseinheit 5, sowie von Komponentengruppen, z. B. eine Gruppe aus Verdampfer 4 und Expansionseinheit 5 oder eine Gruppe aus Kompressor 2, Kondensator 3 und Sammler 6.

Claims

Expansionseinheit für einen Kältemittelkreis (1), insbesondere in einem Kraftfahrzeug, mit einem Gehäuse (8), in dem ein Expansionsventil (7) angeordnet ist und das einen ersten Eingang (9) zum Anschließen an den Kältemittelkreis (1) stromab eines Kondensators (3) sowie einen ersten Ausgang (10) zum Anschließen an den Kältemittelkreis (1) stromauf eines Verdampfers (4) aufweist, – wobei der erste Eingang (9) in Gehäuse (8) mit einem Hochdruckeingang (18) des Expansionsventils (7) verbunden ist, während der erste Ausgang (10) im Gehäuse (8) mit einem Niederdruckausgang (19) des Expansionsventils (7) verbunden ist, – wobei das Gehäuse (8) einen zweiten Eingang (11) zum Anschließen an den Kühlmittelkreis (1) stromab des Verdampfers (4) sowie einen zweiten Ausgang (12) zum Anschließen an den Kältemittelkreis (1) stromauf eines Kompressors (2) aufweist, – wobei der zweite Eingang (11) im Gehäuse (8) mit dem zweiten Ausgang (12) verbunden ist, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale a1 und a2 und a3 sowie kumulativ oder alternativ durch die folgenden Merkmale b1 und b2 und b3: a1: in die Expansionseinheit (5) ist ein erster Leitungsabschnitt (25) integriert, der mit dem ersten Eingang (9) verbunden ist und einen ersten Anschluss (21) zum Anschließen an den Kühlmittelkreis (1) stromab des Kondensators (3) aufweist, a2: in die Expansionseinheit (5) ist ein dritter Leitungsabschnitt (27) integriert, der mit dem zweiten Eingang (11) verbunden ist und einen dritten Anschluss (23) zum Anschließen an den Kühlmittelkreis (1) stromab des Verdampfers (4) aufweist, a3: die Expansionseinheit (5) weist eine erste Trennstelle (29) auf, die den zweiten Anschluss (22) und den dritten Anschluss (23) zu einer Einheit zusammenfasst, b1: in die Expansionseinheit (5) ist ein zweiter Leitungsabschnitt (26) integriert, der mit dem ersten Ausgang (10) verbunden ist und einen zweiten Anschluss (22) zum Anschließen an den Kühlmittelkreis (1) stromauf des Verdampfers (4) aufweist, b2: in die Expansionseinheit (5) ist ein vierter Leitungsabschnitt (28) integriert, der mit dem zweiten Ausgang (12) verbunden ist und einen vierten Anschluss (24) zum Anschließen an den Kühlmittelkreis (1) stromauf des Kompressors (2) aufweist, b3: die Expansionseinheit (5) weist eine zweite Trennstelle (30) auf, die den ersten Anschluss (21) und den vierten Anschluss (24) zu einer Einheit zusammenfasst.
Expansionseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Leitungsabschnitt (25) so ausgestaltet ist, dass er mit seinem ersten Anschluss (21) direkt an einen Ausgang (13) des Kondensators (3) oder direkt an einen Ausgang (14) eines stromab des Kondensators (3) angeordneten Sammlers (6) anschließbar ist.
Expansionseinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Leitungsabschnitt (26) so ausgestaltet ist, dass er mit seinem zweiten Anschluss (22) direkt an einen Eingang (15) des Verdampfers (4) anschließbar ist.
Expansionseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Leitungsabschnitt (27) so ausgebildet ist, dass er mit seinem dritten Anschluss (23) direkt an einen Ausgang (16) des Verdampfers (4) anschließbar ist.
Expansionseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der vierte Leitungsabschnitt (28) so ausgebildet ist, dass er mit seinem vierten Anschluss (24) direkt an einen Eingang (17) des Kompressors (2) anschließbar ist.
Kühlmittelkreis, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem Kompressor (2), einem stromauf des Kompressors (2) angeordneten Verdampfer (4), einem stromab des Kompressors (2) angeordneten Kondensator (3) und mit einer stromab des Kondensators (3) und stromauf des Verdampfers (4) angeordneten Expansionseinheit (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 5.