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Verfahren und Anlage zum Klimatisieren von Kraftfahrzeugen und dergleichen
Die vorliegende Erfindung betrifft im weiteren Sinne ein Kühlsystem und insbesondere
Veränderungen an Klimaanlagen für Kraftwagen, wobei eine größere Kühlleistungsfähigkeit
pro gegebener Menge verdampften Kühlmittels erzielt werden soll.
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Klimaablagen für Kraftfahrzeuge werden ständig populärer, und zwar
nicht nur aus dem Wunsch heraus, komfortable Fahrbedingungen bei warmen Wetter vorzufinden,
sondern auch auf Grund der Tatsache, daß durch Schließen der Autofenster und Einschalten
der Klimaanlage ein beträchtliches Maß des Außenlärms unterdrückt sowie Staubeinwirkung,
Brausen und Störungen vermieden werden, die bei hoher Fahrtgeschwindigkeit, bei
Wind oder bei beidem durch den in das Fahrzeuginnere sowie aus letzterem herausströmenden
Luftstrom bewirkt werden. GroBe Kraftwagen weisen normalerweise genügend Raum unter
der Motorhaube und hinter dem Kühler für eine Montage des Verdichters und seines
Antriebs auf. Ebenso besitzen sie direkt vor dem groben Kühler genügend Raum zum
Anbringen von Kondensationsspiralen, in denen das komprimierte Kühlmittelgae zu
Flüssig keit umgewandelt wird, die dann einem Druckminderungsventil
und
einer Verdampferanlage für übliche Kühlluft im Fahrgastraum des Kraftwagens zugeleitet
wird. Der Wunsch nach klimatisierten Kraftwagen hat sich besonders dahin gehend
gesteigert, daß sogar in weniger kostspieligen, kleinen Kraftwagen die Verwendung
von Klimaanlagen verlangt wird, zumal in solchen Kraftwagen der Raum unter der Motorhaube
und vor dem kleinen Kühler genau auskalkuliert ist, wie z.B. beim Opel Kadett 1968.
Die vorliegende Erfindung ist unter dem speziellen Gesichtspunkt gemacht worden,
eine geeignete Kompressorantriebsanordnung zu schaffen und den Kondensationsapparat
für das komprimierte Kühlmittelgas derart zu konstruieren, daß unter oben erwähnten
Bedingungen ein leistungsfähiger Betrieb erzielt wird.
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Dementsprechend liegt ein Ziel der Erfindung darin, große Kühlleistung
pro Pfund oder pro gegebener Menge des Kühlmittels, das durch den Klimaanlagenkreislauf
umläuft, zu erreichen.
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Ein anderes Ziel der Erfindung besteht darin, ein Maximum an Wärmeabfuhr
aus dem komprimierten Kühlmittelgas bei einem Minimum an störender einwirkung auf
die eigentliche Wirkungsweise des Kühlers, der das Kühlmittel des Motors kühlt,
zu erzielen.
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Ein anderes Ziel der Erfindung ist es, eine vereinfachte Einstellvorrichtung
für die Riemen zu schaffen, die sowohl den Ventilator als auch den Verdichter antreiben,
insbesondere für die Fälle, wo ungenügend Spielraum für einen einzelnen Riemenantrieb
von der Kurbelwellenriemenscheibe zu der Ventilator-und der Kompressorriemenscheibe
vorhanden ist.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung liegt darin, eine Einrichtung zur
Wärmeableitung aus dem komprimierten Kühlmittelgas zu schaffen, die letzteres direkt
vom Kompressor ohne weitere Kühlung, wie es herkömmlich geschieht, vor den Kühler
leitet, wo der Ventilator des Kraftwagens zunächst Luft durch die das
Kühlmittelgas
kondensierende Anlage und dann durch den Kühler hindurchsaugt.
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Ferner besteht ein Ziel der Erfindung in der Schaffung eines verbesserten
und hochwirksamen Verfahrens zur Klimatisierung eines Kraftwagens oder anderer Anlagen.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung liegt ferner darin, für einen Kupplungsmechanismus
zum Spannen der beiden Riemen durch eine Xiemenleitrolle für den Antrieb der Ventilators
und der Kompressorriemenscheibe zu sorgen.
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Weitere Ziele und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung der Erfindung.
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Die für die Verwirklichung der vorstehend beschriebenan Ziele sorgende
Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren der Klimatisierung eines Kraftwagens,
der einen Kühler zur Kühlung der Motorkühlflüssigkeit sowie einen Ventilator zum
Ansaugen der Kühlluft durch den Kühler aufweist, wobei das Verfahren durch die Verfahrensschritte
gekennzeichnet ist, daß das für die Klimatisierung des Kraftwagens verwendete Kühlmittelgas
komprimiert wird, daß das komprimierte Külilmittelgas, das infolge des Komprimierens
überhitzt worden ist, vom Ort des Komprimierens an einen zweiten Ort überführt wird,
der unter dem Kühler und im wesentlichen in der gleichen vertikalen Ebene wie letzterer
angeordnet ist, daß das überführte komprimierte Kühlmittelgas an dem zweiten Ort
aufgenommen wird und daß es dort mittels normalerweise unter dem Kühler vorbeiströmender
Kühlluft zwecks Ableitung seiner im wesentlichen gesamten Wärme bearbeitet wird,
daß das derartig aufbereitete Kühlmittelgas weitergeleitet und dann auf herkömmliche
Weise durch Verwenden der Kühlluft, die durch den Einfluß des Ventilators durch
den Kühler strömt, abgekühlt und kondensiert wird und daß das kondensierte Kühlmittel
durch einen Expansions- und Wärme absorbierenden Klimatisierungszyklus und dann
zurück zum Ort seines erneuten Komprimiertwerdens für
einen erneuten
Umlauf strömt.
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Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Klimaanlagensystem für
Kraftfahrzeuge mit einem Kühler, das gekennzeichnet ist durch die Kombination eines
Kühlmittelgasverdichters, eines unterhalb des Kühlers angeordneten Wärmeableitkondensationsapparates
für das komprimierte Kühlmittelgas, einer Einrichtung, die das komprimierte und
überhitzte Kühlmittelgas vom Verdichter dem die Wärme ableitenden Kondensationsapparat
zuführt, einer Kondensereinrichtung für das Kühlmittelgas, einer Einrichtung, die
das Kühlmittelgas von dem die Wärme ableitenden Kondensationsapparat der Kondensereinrichtung
zuführt und einer Einrichtung, die das auf diese Weise abgekühlte und kondensierte
Kühlmittel einem Expansionsventil und einer Verdampferanlage, wo die Kühlung stattfindet,
und dann wieder dem Kompressor für einen erneuten Umlauf zuführt.
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In der Zeichnung sind: Fig. 1 aufgebrochen und schematisch dargestellt
eine Teilansicht des Vorderteils eines Kraftwagens, in dem die das Kühlmittel komprimierenden
und kondensierenden Teile des Klimaanlagensystems gemäß der Erfindung eingebaut
sind, Fig. 2 in Vergrößerung eine perspektivische Ansicht der Anordnung der Glieder
des verbesserten Kühlmittelkondensationsapparats jeweils unterhalb und vor dem Kühler
des Kraftwagens angeordnet, Fig. 3 in Vergrößerung und in der Perspektive die Vorderansicht
der Glieder des verbesserten Kühlmittelkondensationsapparats und der Strömungsverlauf
des komprimierten Kühlmittelgases durch die serpentinenartig verlaufenden Leitungen
des Apparates und Fig. 4 in Vergrößerung und in der Perspektive die Vorderansicht
des Riemenantriebs für den Ventilator und den
Kühlmittelverdichter
sowie andere Riemenantriebsglieder und ein verbessertes Riemenspanngestänge.
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Wie Figur 1 zeigt, weist der Kraftwagen 10 bei herkömmlicher Anordnung
seines Kühlers 11 vor dem Motor 12 und seines Ventilators 13 zwischen dem Kühler
und dem Motor nur sehr begrenzten Raum für einen Verdichter 14 und für die Antriebsvorrichtungen
des Verdichters 14 und des Ventilators 13 sowie für Justiervorrichtungen für die
Riemenantriebskombination 15, wie sie Figur 4 zeigt, auf. Die Anordnung und der
Betrieb dieser Riemenantriebskombination 15 wird weiter unten im einzelnen beschrieben.
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Wie Figur 1 zeigt, befindet sich vor dem Kühler 11 ein sich bis unter
das Unterteil des letzteren erstreckender Wärme ableitender Kondensator 16, durch
den zur Kühlung bei Fortbewegung des Kraftwagens Kühlluft 17 strömt, die unterhalb
des Kühlers 11 weiterströmt und unter dem Motor 12 austritt, so daß ein großer Teil,
wenn nicht sogar die gesamte Wärme des hochkomprimierten Kühlgases abgeführt wird,
das von dem Verdichter ohne, ernsthafte Störungen durch die normale Wirkung des
Kühlers beim Kühlen des Kühlerfluidums oder Kühlmittels, das zum Kühlen des Motors
12 verwendet wird, abgegeben wird.
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Das komprimierte Kühlmittelgas wird in herkömmlicherweise vom Kompressor
14, siehe Figur 4, zum Einlaßstutzen 18 des Wärme ableitkondensationsapparates 16,
siehe Figur 2 und 3, geleitet.
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Dies geschieht vorzugsweise für ein direktes Durchströmen des Gases
durch den Kondenser 16 von seinem oberen bis zu seinem unteren Teil und in ein Auslaßrohr
19 hinein, das das Kühlmittelgas dem oberen Teil des hinteren Kondensers 20 zuführt,
von wo das Kühlmittel serpentinenartig abwärts durch den hinteren Kondenser 20 in
ein Auslaßrohr 21 strömt. Letzteres führt das auf diese Weise weiter vorgekühlte
KWhlmittelgas dem oberen Teil des vorderen Kondensere 22 eu, der vorzugsweise ähnlioh
ausgebildet und parallel zu dem hinteren Kondenser 20 vor diesem angeordnet ist.
Indem das Kühlmittel zum unteren Ende des
vorderen Kondensationsapparates
22 strömt, wird es bei normalem Betrieb im wesentlichen vollständig durch den Kühlluft
strom 24 terflUssigt, wobei es unterdessen zu einem Auslaßstutzen 23 gelangt, von
dem es in herkömmlicherweise einem Kühlmittelexpansionsventil (nicht dargestellt)
zur Abgabe an eine Verdampferanlage (nicht dargestellt) zugeführt wird, zur Erzielung
einer hohen Leistungsfähigkeit der Kühlwirkung einer herkömmlichen Klimaanlage.
Ein derartiges Expansionsventil sowie die Verdampferanlage sind bekannt und sie
können z.B. für eine erfindungsgemäße Anwendung dem USA-Patent Nr.
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3 355 908 entnommen werden. Sie sind jedoch nicht in der Zeichnung
dargestellt, da sich die vorliegende Erfindung nicht auf das Expansionsventil oder
die Verdampferanlage bezieht.
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In Figur 4 ist die Riemenantriebskombination 15 mit dem Riemenjustiersatz
25 im Detail dargestellt, um diese verbesserte Montierung in Arbeitsstellung zu
zeigen. Der gesamte Riemenantriebssatz wird von der Kurbelwelle des Kraftwagens
durch eine drei Rillen aufweisende Riemenscheibe 26 angetrieben, die am Ende der
Kurbelwelle angebracht ist, wie die Figuren 1 und 4 zeigen. Um diese Riemenscheibe
26 läuft ein Ventilatorriemen 27, der, je nach Wunsch, mit einer Rille einer zwei
Rillen aufweisenden Ventilatorriemenscheibe 28 in Eingriff steht, wie Figur 1 zeigt.
Der Ventilatorriemen 27 erstreckt sich über die Ventilatorriemenscheibe 28 hinaus
und läuft um eine zwei Rillen aufweisende Riemenleitrolle 29, die drehbar auf einer
St1zmmelwelle 30 befestigt ist. Diese Stummelwelle 30 ist bei Drehung mit einer
verstellbaren Strebe 31 verankert, die an jedem ihrer Enden mit einer sich in Längsrichtung
erstreckenden Nut 32 bzw. 33 versehen ist.
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Auf der oberen Stirnfläohe des Motors 12 ist, wie Figur 4 zeigt, in
üblicher Weise eine Stützscheibe 35 mittels Bolzen oder Stifteohrauben 34 angebracht.
Diese Stützecheibe 35 weist eine von oben nach unten verlauf-ende Nut 36 auf, durch
die sioh eine festspannbare Stiftachraube 37 erstreckt, wobei
sich
das hintere Ende letzterer durch die Öse"'eines Ösenbolzens 38, der eine Spannmutter
39 besitzt, sehr eng, aber frei beweglich erstreckt. Durch Lockern der Stiftschraube
37 kann der Ösenbolzen in Längsrichtung bewegt werden, um die Spannung des Ventilatorriemens
durch Aufwärtsbewegung der Riemenleitrolle 29 zu regulieren. Durch Befestigen der
Stiftschrauben 37 und 40 kann diese Einstellung dann erhalten bleiben. Entgegengesetzt
zu dem die Nut 36 aufweisenden Ende der Stützscheibe ist am anderen Ende letzterer
eine Stiftschraube 40 gewindemäßig mit der Stützscheibe in Eingriff.
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Diese Stiftschraube führt durch die sich in Längsrichtung in der verstellbaren
Strebe 31 erstreckende Nut 32. Auf der Stiftschraube 40 ist eine die verstellbare
Strebe 31 in Längsrichtung verstellende Einrichtung 41 angebracht. Eine bevorzugte
Ausführungsform dieser Verstelleinrichtung besteht aus einem Winkelglied 42, dessen
Hauptschenkel ein Loch aufweist, durch das die Stiftschraube 40 hindurchführt und
dann die Verstellvorrichtung verankert. Das andere Ende des Hauptschenkelteils ist
vorzugsweise nach rückwärts im wesentlichen parallel zum Ende der verstellbaren
Strebe gebogen und ist mit einem ein Gewinde aufweisenden Teil 43 versehen, um eine
Justierstiftschraube 44 gewindemäßig mit einer Stellmutter 45 in Eingriff zu bringen.
Bei Lösen der Stiftschrauben 37 und 40 wird die Spannung der Justierstiftschraube
44 die Strebe 31 nach rechts verschieben, um den Kompressorantriebsriemen 46 auf
der Riemenleitrolle 29 und auf der Kompressorantriebsscheibe 47 festzuspannen. Letztere
besteht vorzugsweise aus einer Elektrosperrkupplung oder einer äquivalenten Ausführung,
was zur Folge hat, daß die Spannung der Stiftschrauben 37 und 40 diese Einstellung
halten wird.
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Die Riemenantriebskombination 15 kann eine "Dunstpumpen"-Antriebsscheibe
48 und einen Antriebsriemen 49 umfassen, der die Antriebsscheibe 48 mit einer dritten
Rille auf der Rückseite der Kurbelwellenriemenscheibe 26, wie Figur 1 zeigt, verbindet.
Die meisten Kraftwagen besitzen einen Generatorsatz
oder einen Wechselstromgenerator,
mit einer Antriebsriemenscheibe 50, die von einem Generatorantriebsriemen 51 angetrieben
wird. Dieser Riemen 51 paßt vorzugsweise in die Rille der Kurbelwellenantriebsscheibe
26 sowie der Ventilatorriemenscheibe 28 und füllt die Rille jeweils aus. Die Riemenscheiben
26 und 28 müssen in diesem Fall gleichen Durchmesser auf weisen, um für einen sicheren
Antrieb der Ventilatorriemenscheibe 28 durch die beiden Riemen 27 und 51 zu sorgen.
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Wo jedoch der Ventilator 27 zum Vorbeilaufen an der Ventilatorriemenscheibe
28 angeordnet ist, kann der Ventilator allein durch den Riemen 51 angetrieben werden.
Ein oben befindlicher Schlauchstutzen 52, siehe Figur 4, erstreckt sich in herkömmlicher
Art vom Oberteil des Motors 12 über den Kompressorantriebsriemen 46 zum Oberteil
des Kühlers ii.
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Die erfindungsgemäße Klimaanlage schafft die Möglichkeit einer äußerst
leistungsfähigen Wärmeableitung des komprimierten Kühlmittelgases und sorgt für
einen äußerst vereinfachten Aufbau der Spannungseinrichtung für die Ventilator-
und die Kompressorantriebsriemen bei gleichzeitiger wirksamer Ausnutzung des begrenzten
Raumes, Die Erfindung ist in keiner Weise auf die beschriebene und dargestellte
bevorzugte Ausführungsform beschränkt, sondern die Erfindung erstreckt sich verständlicherweise
ebenso auf Abänderungen des beschriebenen Klimaanlagensystems.
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Patentansprüche :