DE1776079A1 - Kaelteanlage fuer Kraftfahrzeuge - Google Patents

Kaelteanlage fuer Kraftfahrzeuge

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Description

Kälteanlage für Kraftfahrzeuge,
Die Erfindung bezieht sich auf eine Kälteanlage für Kraftfahrzeuge, insbesondere Personenkraftfahrzeuge. Solche Kälteanlagen arbeiten im allgemeinen als Kompressionskältemaschinen und bestehen dazu aus geschlossenem Kältemittelkreislauf mit darin eingebautem Verdampfer (der mit dem Kraftfahrzeuginnenraum mittelbar oder unmittelbar in Verbindung steht und an diesen seine Kälte abgibt), Verdichter und Verflüssiger, wobei vor dem Verdampfer eine zumeist als Expansionsventil bezeichnete Drossel angeordnet ist. Das gasförmige Kältemittel wird von dem Verdichter über den Verdampfer angesaugt, verdichtet und in dem Verflüssiger,,zumeist durch Luft abgekühlt. Das verflüssigte
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Unterlagen lArt 7 S1 Afe.2 Nr. 1 Satz 3 des Änderung**«* v/4.»/.
Kältemittel strömt über das Expansionsventil in den Verdampfer, wo es nach Druckabfall und TemperatürSenkung der Umgebung Wärme entzieht. Bei bekannten Kälteanlagen dieser Art ist der Verdichter eine mechanische Pumpe mit besonderem Motor und mehr oder weniger günstigem Wirkungsgrad. Der Aufwand ist jedoch wegen dieser Aggregate Motor und Pumpe erheblich, darüber hinaus sind solche Aggregate ohne weiteres den dynamischen Beanspruchungen nicht gewachsen, die sie nach Einbau in ein Kraftfahrzeug aufzunehmen haben.
Im Eisenbahnbetrieb ist es bekannt, zur Kühlung von Personenwagen sogenannte Strahlkältemaschinen einzusetzen, sofern mit Dampflokomotiven gearbeitet wird. Hier dient Wasserdampf aus dem Heizungskessel der Lokomotive als Treibmittel in einer Dampfstrahlpumpe, welche ein Vakuum erzeugt und Wasser als Kältemittel verdampft. Trotz hohem Dampfverbrauch erreicht man im allgemeinen keine hinreichende Kälteleistung. Tatsächlich handelt es sich hier thermodynamisch auch nicht um eine Kältemaschine mit geschlossenem Kältemittelkreislauf. Im übrigen kennt man Strahlverdichter der verschiedensten Auslegung, die grundsätzlich bestehen aus Treibdüse, der Treibdarapf zugeführt wird, Pangdüse und Mischkammer, wobei an die Mischkammer die Leitung angeschlossen ist, die ein zu verdichtendes Gas zuführt und die Fangdüse in die Leitung einmündet, an die das verdichtete Gas abzugeben ist. Diese bekannten Maßnahmen oder Aggregate haben die Probleme um Kälteanlagen für Kraftfahrzeuge, und Insbesondere Personenkraftfahrzeuge auch kleiner und mittlerer Klassen bisher nicht beeinflußt. Tatsächlich ist der Wirkungs-
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grad von derartigen StrahlVerdichtern verhältnismäßig schlecht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine nach dem Kompressionsprinzip arbeitende Kälteanlage so weiter auszubilden, daß sie hone weiteres und mit gegenüber den bekannten Kälteanlagen für Kraftfahrzeuge sogar reduziertem Aufwand für Kraftfahrzeuge und Personenkraftfahrzeuge funktionssicher einsetzbar ist.
Die Erfindung betrifft eine Kälteanlage für Kraftfahrzeuge, insbesondere Personenkraftfahrzeuge, bestehend aus Kältemittelkreislauf mit darin eingebautem Verdampfer (der mit dem Kraftfahrzeuginnenraum in Verbindung steht und an diesen seine Kalte abgibt), Verdichter und Verflüssiger, - wobei vor dem Verdampfer ein Expansionsventil angeordnet ist. Die Erfindung besteht darin, daß der Verdichter als Strahlverdichter ausgeführt und als Treibdampf für den Strahlverdichter das verdampfte Kältemittel eingesetzt sowie dazu vom Kältemittelkreislauf hinter den Verflüssiger ein zum Strahlverdichter geführter Treibmittelzweig abgezweigt und in diesem eine auf den Treibdampfdruck ausgelegte Treibmittelpumpe sowie ein Treibdampferzeuger angeordnet sind, der das Kältemittel zu Treibdampf verdampft. Die Treibmittelpumpe kann eine mechanische Pumpe oder ebenfalls eine vom verdampften Kältemittel betriebene Strahlpumpe sein, wie noch erläutert wird. Zu befriedigender Kälteleistung kommt man ohne weiteres, wenn nach bevorzugter Ausführungsform und in Kombination zu den vorbeschriebenen Maßnahmen als Kältemittel chlorierte und/oder fluorierte Kohlenwasserstoffe (z.B. Difluorchlormethan) eingesetzt sind und der Treibdampferzeuger
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von der Abwärme des Kraftfahrzeugmotors beheizt, z.B. als Abgaswärmeaustauscher ausgelegt ist. Grundsätzlich kann jedoch für die Treibdampferzeugung auch eine Premdbeheizung vorgesehen werden. Der Wirkungsgrad wird verbessert, wenn nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung zwischen Strahlverdichter und Verflüssiger ein Wärmeaustauscher in den Kältemittelkreislauf eingebaut und über diesen Wärmeaustauscher der Treibdampfzweig, vor Eintritt in den Treibdampferzeuger, geführt ist.- Im Rahmen der Erfindung bezeichnen Ausdrücke wie Kreislauf, Zweig stets entsprechende Leitungssysteme, in die die zugeordneten Aggregate in üblicher Weise eingebaut sind.
Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind darin zu sehen, dass bei der erfindungsgemässen Kälteanlage für Kraftfahrzeuge gegen dynamische Beanspruchungen empfindliche Aggregate, wie eine mechanische Pumpe mit zugeordnetem Motor für die Verdichtung, fehlen. Die im Treibmittelzweig vorgesehene, wahlweise als mechanische Pumpe oder Strahlpumpe ausgeführte Pumpe ist für wesentlich kleinere Leistung auszulegen als die übliche Verdichterpumpe. So lässt sich mit geringem Aufwand eine funktionssichere und wenig störanfällige Kälteanlage schaffen, die für Kraftfahrzeuge, und insbesondere Personenkraftfahrzeuge, geeignet ist. Zwar hängt der Wirkungsgrad dieser erfindungsgemässen Kälteanlage vom Wirkungsgrad des Strahlverdichters ab, er ist jedoch für die Bedürfnisse in Kraftfahrzeugen ohne weiteres ausreichend, zumal nach bevorzugter Auführungsform der Erfindung der Treibdampferzeuger von der Abwärme des Kraftfahrzeugmotors beheizt ist.
Im folgenden werden die beschriebenen und weitere Merkmale der Erfindung sowie die Punktionsweise der erfindungsgemässen Kälteanlage anhand von Beispielen und Figuren ausführlicher erläutert; es zeigen:
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Pig. 1 das Schema einer erfindungsgemässen Kälteanlage,
Pig. 2 eine andere Ausführungsform des Gegenstandes der Pig. I.
Die in den Figuren dargestellte Kälteanlage ist für Kraftfahrzeuge und insbesondere Personenkraftfahrzeuge bestimmt. Sie besteht zunächst aus einem Kältemittelkreislauf 1 mit darin eingebautem Verdampfer 2, der mit dem Kraftfahrzeuginnenraum in Verbindung steht und an diesen seine Kälte abgibt, Verdichter 3 und Verflüssiger 4. Vor dem Verdamper 2 befindet sich im Kältemittelkreislauf 1 ein Expansionsventil 5· ~ Wenn im Rahmen der Erläuterung der erfindungsgemässen Kälteanlage Begriffe wie vor und hinter verwendet werden, so beziehen sich diese stets auf den in die Leitungen und Zweige der erfindungsgemässen Kälteanlage eingezeichneten Pfeile.
Erfindungsgemäss ist der Verdichter 3 als Strahlverdichter ausgeführt, wobei als Treibdampf für den Strahlverdichter das verdampfte Kältemittel eingesetzt ist. Dazu ist vom Kältemittelkreislauf 1 hinter dem Verflüssiger M ein zum Strahlverdichter 3 geführter Treibmittelzweig 6 abgezweigt. In diesem sind eine auf den Treibdampfdruck ausgelegte Treibmittelpumpe 7 sowie ein Treibdampferzeuger 8 angeordnet, der das Kältemittel zu Treibdampf verdampft. Als Kältemittel werden chlorierte und/oder fluorierte Kohlenwasserstoffe eingesetzt. Der Treibdampferzeuger 8 ist von der Abwärme des Kraftfahrzeugmotors beheizt und dazu als Abgaswärmeaustauscher ausgelegt. Um den Wirkungsgrad zu verbessern ist zwischen Strahlverdichter 3 und Verflüssiger 1J ein Wärmeaus-
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tauscher 9 in dem Kältemittelkreislauf 1 eingebaut und über diesen Wärmeaustauscher 9 ist der Treibmittelzweig 6 - vor Eintritt in den Treibdampferzeuger 8 - geführt. Der Treibdampferzeuger 8 ist mit einer auf konstanten Treibmittelspiegel ausgelegten Schwimmersteuerung aus Schwimmer Io und schwimmergesteuertem Ventil 11 ausgerüstet, zweckmässigerweise ist hier die Anordnung so getroffen, dass dieses schwimmergesteuerte Ventil 11 lediglich auf / zu schaltet. In der Ausführungsform nach Fig. 1 ist die Treibmittelpumpe 7 eine mechanische Pumpe. Nach bevorzugter, in Fig. 2 dargestellter Ausführungsform der Erfindung ist jedoch die Treibmittelpumpe 7 ihrerseits als Strahlpumpe ausgeführt und in einen vom Treibdampferzeuger 8 abgezweigten, eben zur Strahlpumpe 7 geführten Pumpenzweig 12 einbezogen.
Zur Steuerung der erfindungsgemässen Kälteanlage empfehlen sich zunächst besondere Massnahmen für die Treibdampferzeugung. Dazu ist in den Ausführungsbeispielen und nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung die Anordnung so getrofföi , dass der als Abgaswärmeaustauscher ausgelegte Treibdampferzeuger 8 in einem Bypass 19 der Abgasleitung 2o des Kraftfahrzeugmotors angeordnet und im Abzweigpunkt des Bypasses 19 eine beide Leitungen 19,20 beeinflussende Regelklappe 21 angeordnet ist. Die Einstellung der Regelklappe 21 steuert so die Treibdampferzeugung und damit die Kälteleistung im Verdampfer 2. Zur Steuerung des Klimas im Kraftfahrzeuginnenraum empfiehlt es sich, die Anordnung so zu treffen, dass der als Wärmetauscher 2 ausgebildete Verdampfer in einem zum Kraftfahrzeuginnenraum 22 führenden Frischluft kanal 23 angeordnet , an diesen vor dam Verdampfer 2
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ausgebildete Verdampfer in einem zum Kraftfahrzeuginnernraum 22 führenden Frischluftkanal 23 angeordnet, an diesen vor dem Verdampfer 2 ein Umluftkanal 21I angeschlossen sowie im Anschlusspunkt eine beide Kanäle beeinflussende Regelklappe 25 angeordnet ist. Sowohl die Regelklappe 21 in der Abgasleitung 2o des Kraftfahrzeugmotors als auch die Regelklappe 25 im Frischluftkanal 23 bzw. im Umluftkanal 2k könru die Stellglieder zugeordneter Regelkreise sein, was hier im einzelnen nicht beschrieben ist.
Bei Kältebetrieb gelangt das in dem Verflüssiger 4 verflüssigte Kältemittel über das Expansionsventil 5 in den Ver~ dämpfer 2, wo es verdampft und folglich Temperatur aus der Um ■ gebung aufnimmt. Es wird im Kältemittelkreislauf 1 in den Strahlverdichter 3 eingesaugt und von diesem zum Verflüssiger k zurückgedrückt. Druch den Treibmittelzweig 6, der hinter dem Verflüssiger k abgezweigt ist, gelangt ein Teil des Kältemittels, nach den Figuren über den Wärmeaustauscher 9, in den Treibmittelverdampfer 8 und von dort als Treibdampf in den Strahlverdichter 3. Hierbei liegt in dem Treibmittelzweig 6 eine Treibmittelpumpe 7, die in der Ausführungsform nach Fig. 1 eine mechanische Pumpe ist, in der Ausführungsform nach Fig. 2 eine Strahlpumpe.
Ansprüche
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Claims (10)

Ansprüche
1. Kälteanlage für Kraftfahrzeuge, insbesondere Personenkraftfahrzeuge, bestehend aus Kältemittelkreislauf mit darin eingebautem Verdampfer, Verdichter und Verflüssiger,- wobei vor dem Verdampfer ein Expansionsventil angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichter (3) als Strahlverdichter ausgeführt und als Treibdampf für den Strahlverdichter (3) das verdampfte Kältemittel eingesetzt sowie dazu vom Kältemittelkreislauf (1) hinter den Verflüssiger (*ί) ein zum Strahlverdichter (3) geführter Treibmittelzweig (6) abgezweigt und in diesen eine auf den Treibdampfdruck ausgelegte Treibmittelpumpe (7) sowie ein Treibdampferzeuger (8) angeordnet sind, der das Kältemittel zu Treibdampf verdampft.
2. Kälteanlage nach Anspruch i, dadurch \gekennzeihnet, dass als Kältemittel chlorierte und/oder fluorierte Kohlenwasserstoffe eingesetzt sind und der Treibdampferzeuger (8) von der Abwärme des Kraftfahrzeugmotors beheizt, z.B. als Abgaswärmeaustauscher ausgelegt ist.
3. Kälteanlage nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Strahlverdichter (3) und Verflüssiger (U) ein Wärmetauscher (9) in den Kühlmittelkreislauf (1) eingebaut und über diesen Wärmetauscher der Treibmittelzweig (6)-vor Eintritt in den Treibdampferzeuger (8)-geführt ist.
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Unterlagen t-Vt ν 51 Λ- ·■ Wr. l Satz 3 des XnderungngeS. v. 4. 9-
— Q —
4. Kälteanlage nach den Ansprüchen 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, dass der Treibdampferzeuger (8) mit einer auf konstanten Treibmittelspiegel ausgelegten Schwimmersteuerung aus Schwimmer (lo) und schwimmergesteuertem Ventil (11) ausgerüstet ist.
5. Kälteanlage nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Treibmittelpumpe (7) ihrerseits als Strahlpumpe ausgeführt und in einen vom Treibdampferzeuger (8) abgezweigten, eben zur Strahlpumpe (7) geführten Pumpenzweig (12) einbezogen ist.
6. Kälteanlage nach den Ansprühen 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, dass der als Abgaswärmeaustauscher ausgelegte Treibdampferzeuger (8) in einem Bypass (19) der Abgasleitung (2o) des Kraftfahrzeugmotors angeordnet und im Abzweigpunkt des Bypasses (19) eine beide Leitungen beeinflussende Regelklappe 121) angeordnet ist.
7. Kälteanlage nach den Ansprüchen 2bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der als Wärmetauscher ausgebildete Verdampfer (2) in einem zum Kraftfahrzeuginnenraum (22) führenden Frischluft kanal (23) angeordnet und an diesen vor dem Verdampfer
(2) ein Umluftkanal (24) angeschlossen sowie im Anschlusspunkt eine beide Kanäle (23,24) beeinflussende Regelklappe (25) angeordnet ist.
PAe Dr.Andrejewski, Dr.Honke
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