DE19505108A1 - Akkumulator für eine nach dem "Orifice"-Prinzip arbeitende Klimaanlage, insbesondere Fahrzeugklimaanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Akkumulator für eine nach dem "Orifice"-Prinzip arbeitende Klimaanlage, insbesondere Fahrzeugklimaanlage mit

• a) einem Gehäuse, das einen Einlaß für Kältemittel aufweist;
• b) einem im unteren Bereich des Innenraumes des Gehäuses untergebrachten, ein Trockenmittel enthaltenden Einsatz;
• c) einer Leitung für hauptsächlich gasförmiges Kältemittel, welche sich an einem Ende in den oberen Bereich des Innenraumes des Gehäuses öffnet, von dort nach unten bis nahe an den Boden des Gehäuses führt, dort eine kleine mit dem Innenraum des Gehäuses kommunizierende Bohrung aufweist und von dort wiederum zum anderen Ende an­ steigt, welches mit einem Auslaß für das Kältemittel verbunden ist.

Bei nach dem "Orifice"-Prinzip arbeitenden Klimaanlagen ist der Trockner/Akkumulator dem Verdampfer nachgeordnet. Das aus dem Verdampfer kommende gasförmige Kältemittel besteht aus einer Gas- und einer Flüssigphase. Insbesondere die flüssige Phase enthält Feuchtigkeit und mit dem Kälte­ mittel mittransportiertes Öl. Aufgabe des Trockners/Akku­ mulators ist es unter anderem, dem Kältemittel die Feuch­ tigkeit (Wasser) zu entziehen, das Öl jedoch wieder in den Kältemittelkreislauf zurückzuführen und außerdem die flüssige von der gasförmigen Phase zu trennen.

Bei bekannten Akkumulatoren der eingangs genannten Art wird die Leitung, welche das gasförmige Kältemittel durch das Gehäuse hindurchführt, von einem U-förmig gebogenen Rohr gebildet, wobei in der Basis des U die Bohrung vorgesehen ist. Wird durch dieses U-förmig ge­ bogene Rohr der gasförmig gebliebene Anteil des Kälte­ mittels geleitet, so wird über die Bohrung, welche sich im untersten Bereich des Gehäuses befindet, das sich dort auf Grund seines spezifischen Gewichtes sammelnde Öl angesaugt, mitgerissen und auf diese Weise fein ver­ teilt im Kältemittelstrom weitertransportiert. Das den Trockner/Akkumulator verlassende gasförmige Kältemittel ist also im wesentlichen wasserfrei, führt aber nach wie vor das Öl mit sich. Der das Trockenmittel enthaltende Einsatz ist bei diesem bekannten Akkumulator als Gewebes­ äckchen ausgebildet, welches um das U-förmige Rohr herum­ gelegt wird. Die Herstellung dieses Akkumulators ist verhältnismäßig teuer, da das Biegen des Rohres, für welches nur Metall in Frage kommt, von Hand geschieht und auch der Zusammenbau der verschiedenen Komponenten manuell erfolgen muß.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Akku­ mulator der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß er preiswerter herzustellen ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Leitung für das hauptsächlich gasförmige Kältemittel umfaßt:

• d) ein äußeres Standrohr mit einem Boden, der in kurzem Abstand über dem Boden des Gehäuses angeordnet ist und die mit dem Innenraum des Gehäuses kommunizierende Bohrung enthält;
• e) ein inneres Tauchrohr, welches sich innerhalb des Standrohres koaxial zu diesem bis in die Nähe von dessen Boden erstreckt,
  wobei
• f) das Standrohr bis in den oberen Bereich des Gehäu­ ses reicht und dort mit dem Innenraum des Gehäuses kommuniziert, und
• g) das obere Ende des Tauchrohres mit dem Auslaß verbunden ist.

Erfindungsgemäß wird also die Leitung, welche den gasför­ mig gebliebenen Anteil des Kältemittels durch das Ge­ häuse hindurchführt, von zwei konzentrisch ineinander verlaufenden Rohren gebildet. Das äußere Standrohr öffnet sich an seinem oberen Ende in den Innenraum des Akkumulator-Gehäuses; das innere Tauchrohr endet unten in geringem Abstand vom Boden des Standrohres und ist an seinem oberen Ende mit dem Auslaß verbunden. Das gasförmige Kältemittel strömt also durch den Ringraum zwischen Standrohr und Tauchrohr axial nach unten, kehrt dann im Bereich der Bohrung im Boden des Standrohres seine Bewegungsrichtung um 1800 um und verläßt dann den Akkumulator in Richtung nach oben durch das Tauchrohr. Beim Vorbeiströmen an der Bohrung im Boden des Standrohres entsteht die Saugwirkung, die zum Mitreißen des sich im Bodenbereich des Gehäuses sammelnden Öles erforderlich ist. Die Herstellung dieser aus zwei koaxial angeordneten Rohren bestehenden Kältemit­ telleitung ist sehr preiswert zu bewerkstelligen; insbe­ sondere ist auch eine Fertigung aus Kunststoff möglich.

Zweckmäßig ist dabei, wenn das untere Ende des Tauch­ rohrs durch radiale Vorsprünge des Tauchrohres oder des Standrohres gegenüber dem Standrohr zentriert ist. Auf diese Weise verbleibt das Tauchrohr, welches sonst nur an seinem oberen, außerhalb des Standrohres liegen­ den Ende gehaltert wäre, über seine gesamte axiale Länge hinweg koaxial zum Standrohr. Die koaxiale Anordnung von Standrohr und Tauchrohr läßt sich vorteilhaft so fortführen, daß das Standrohr von einem ringförmig an­ geordneten Trockenmittel umgeben ist.

Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Trockenmittel in einem topfförmi­ gen Kartuschengehäuse untergebracht, welches das Stand­ rohr koaxial umgibt und in seinem Boden mit Perforatio­ nen versehen ist. Durch die Perforationen steht der Innenraum des Kartuschengehäuses mit dem bodennahen Bereich des Innenraumes des (äußeren) Gehäuses in Ver­ bindung, so daß also insbesondere auch das Öl hier aus­ treten und sich am Boden des äußeren Gehäuses sammeln kann.

Besonders preiswert wird der erfindungsgemäße Akkumulator, wenn das Kartuschengehäuse einstückig mit dem Standrohr ausgebildet ist.

Erneut aus Kostengründen wird vorgezogen, wenn das Troc­ kenmittel in einer losen Schüttung vorliegt und der diese aufnehmende Ringraum im Kartuschengehäuse durch einen Perforationen aufweisenden ringförmigen Deckel verschlossen ist.

Zwischen der losen Schüttung des Trockenmittels und dem Boden des Kartuschengehäuses sowie dem Deckel sollte jeweils eine Filzschicht vorgesehen sein. Diese Filz­ schicht verhindert ein Entweichen von Trockenmittelteil­ chen durch die Perforationen des Bodens des Kartuschen­ gehäuses bzw. des ringförmigen Deckels.

Von Vorteil ist ferner, wenn unter dem Boden des Stand­ rohres ein Sieb angeordnet ist. Dieses Sieb muß von dem Öl, welches von dem gasförmigen Anteil des Kälte­ mittels über die Bohrung angesaugt wird, zunächst durch­ strömt werden. Dabei werden eventuell vorhandene Verun­ reinigungen wie Späne und andere Festkörper zurückgehalten.

Schließlich ist es empfehlenswert, wenn eine Druckfeder zwischen dem unteren Ende des Tauchrohres und dem Boden des Standrohres verspannt ist. Diese Druckfeder kann dazu verwendet werden, das Tauchrohr immer kraftschlüs­ sig mit seinem oberen Ende an demjenigen Teil zu halten, an dem es befestigt ist. Das Tauchrohr kann also an diesem Teil lose eingesteckt werden und braucht dort nicht angeklebt oder angeschweißt zu werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert; die einzige Figur zeigt einen Axialschnitt durch einen Akkumulator für eine nach dem "Orifice"-Prinzip arbeitende Klimaanlage.

Der in der Zeichnung dargestellte Akkumulator umfaßt ein becherförmiges Gehäuse 1, das nach oben durch einen Deckel 2 abgeschlossen ist. Der Deckel 2 kann lösbar und abgedichtet oder permanent auf dem Gehäuse 1 be­ festigt, beispielsweise verschweißt sein.

Im oberen Bereich der Umfangswand des Gehäuses 1 befin­ det sich ein radial eingefügter Anschlußnippel 3, an welchem ein Kältemittelrohr befestigt werden kann und welcher der Zufuhr des Kältemittels in den Innenraum des Gehäuses 1 dient.

Ein zweiter Anschlußnippel 4 zur Befestigung eines Kälte­ mittelrohrs, welcher dem Auslaß des Kältemittelgases dient, ist zentral in den Deckel 2 eingesetzt.

Auf den Boden des Gehäuses 1 ist ein kartuschenartig aufgebauter Einsatz 5 aufgestellt. Der Einsatz 5 besitzt ein becherförmiges Gehäuse 6, dessen mit Perforationen 7 versehener Boden 8 in Abstand parallel zum Boden des Gehäuses 1 verläuft.

Koaxial zur Außenwandung des Kartuschengehäuses 6 ist an den Boden 8 des Kartuschengehäuses 6 ein sich nach oben bis in die Nähe des Deckels 2 erstreckendes Stand­ rohr 9 angeformt. Zwischen dem Standrohr 9 und der Zy­ linderwandung des Kartuschengehäuses 6 wird auf diese Weise ein Ringraum 10 gebildet, der im wesentlichen mit einer losen Schüttung eines Trockenmittels (Moleku­ larsieb-Material) angefüllt ist. Der Ringraum 10 ist nach oben durch einen ringförmigen, ebenfalls mit Per­ forationen 11 versehenen Deckel 12 abgeschlossen, der hinter einem an die innere Mantelfläche des Kartuschenge­ häuses 6 angeformten radialen Bund 13 eingerastet ist. Zwischen dem Boden 8 des Kartuschengehäuses und der Trockenmittelfüllung 15 einerseits und zwischen der Trockenmittelfüllung 15 und dem ringförmigen Deckel 12 andererseits ist jeweils eine Filzschicht 16 bzw. 17 angeordnet.

Das Standrohr 9 ist am unteren Ende durch einen ein­ stückig angeformten Boden 18 verschlossen, durch wel­ chen eine verhältnismäßig kleine Bohrung 19 hindurch­ geführt ist. Ein Sieb 20, welches am Boden 8 des Kar­ tuschengehäuses 6 festgehalten wird, liegt in geringem Abstand unter dem Boden 18 des Standrohres 9.

Am Deckel 2 ist ein zentrisches, mit dem Anschlußnip­ pel 4 kommunizierendes Tauchrohr 21 befestigt, welches sich koaxial in das Standrohr 9 hinein erstreckt und in verhältnismäßig kurzem Abstand vor dem Boden 18 des Standrohres 9 endet. Das untere Ende des Tauchrohres 21 wird dabei durch mehrere über den Umfang verteilte, nach innen weisende Radialvorsprünge 22 des Standrohres 9 zentriert. Zwischen der unteren ringförmigen Stirn­ seite des Tauchrohres 21 und dem Boden 18 des Stand­ rohrs 9 ist eine Spiralfeder 23 verspannt, welche das Tauchrohr nach oben gegen den Deckel 2 drückt.

Der oben beschriebene Akkumulator arbeitet wie folgt:
Vom Verdampfer kommendes Kältemittel wird dem Innenraum des Gehäuses 1 des Akkumulators über den Anschlußnippel 3 zugeführt. Die flüssige Phase des Kältemittels gelangt in den unteren Bereich des Gehäuses 1, wo es insbesondere über die Perforationen 11 des Deckels 12 in die Trocken­ mittelfüllung 15 eintritt. Durch die Trockenmittelfül­ lung 15 wird dem Kältemittel Wasser entzogen.

Das in dem Kältemittel außerdem enthaltene Öl sinkt auf Grund seines größeren spezifischen Gewichtes nach unten weiter ab, und tritt durch die Perforationen 7 des Kartu­ schengehäuses 6 in den Zwischenraum zwischen dem Boden 8 des Kartuschengehäuses 6 und dem Boden des (äußeren) Gehäuses 1 ein.

Der gasförmig verbliebene Teil des über den Anschluß­ nippel 3 zuströmenden Kältemittels tritt von oben her in den Ringraum zwischen Standrohr 9 und Tauchrohr 21 ein, durchströmt diesen Ringraum zunächst nach unten bis zum unteren Ende des Tauchrohres 21, kehrt an die­ ser Stelle seine Bewegungsrichtung um und strömt axial nach oben durch das Tauchrohr 21 und durch den Anschlußnippel 4 aus.

Im Verlaufe der geschilderten Bewegung des gasförmigen Kältemittels streicht dieses auch an der Bohrung 19 im Boden 18 des Standrohres 9 vorbei. Auf diese Weise entsteht durch die Bohrung 19 hindurch eine Saugwirkung ("Venturiprinzip"), durch welche das unterhalb des Bodens 18 stehende Öl durch das Sieb 20 und die Bohrung 19 hindurch nach oben abgesaugt und von dem gasförmigen Kältemittelstrom mitgerissen wird. Durch den Anschlußnippel 4 strömt also gasförmiges Kältemittel aus, welches Öl in fein verteilter Form mittransportiert. Eine Ölanreicherung im unteren Bereich des (äußeren) Gehäuses 1 des beschrie­ benen Akkumulators findet somit nicht statt; vielmehr wird das Öl, welches vom Kältemittel transportiert wird, in den Kreislauf in Richtung Kompressor weitergereicht.

Durch spezifische Dimensionierung des Ringraumes zwischen dem Standrohr 9 und dem Tauchrohr 21 sowie der Bohrung 19 ist eine genaue Anpassung des Akkumulators an die jeweiligen Betriebsparameter der Klimaanlage möglich.

Die äußeren Abmessungen des Akkumulators lassen sich ebenfalls aufgrund des konstruktiven Aufbaus an unter­ schiedliche Platzverhältnisse, wie sie beispielsweise in PKW-Notorräumen vorliegen, anpassen.

Claims (11)

1. Akkumulator für eine nach dem "Orifice"-Prinzip arbeitende Klimaanlage, insbesondere Fahrzeugklima­ anlage, mit

• a) einem Gehäuse, das einen Einlaß für Kältemittel aufweist;
• b) einem im unteren Bereich des Innenraumes des Gehäuses untergebrachten, ein Trockenmittel enthaltenden Einsatz;
• c) einer Leitung für hauptsächlich gasförmiges Kältemittel, welche sich an einem Ende in den oberen Bereich des Innenraumes des Gehäuses öffnet, von dort nach unten bis nahe an den Boden des Gehäuses führt, dort eine kleine mit dem Innenraum des Gehäuses kommunizierende Bohrung aufweist und von dort wiederum zum anderen Ende an­ steigt, welches mit einem Auslaß für das Kältemittel verbunden ist,

dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung für das hauptsächlich gasförmige Kältemit­ tel umfaßt:

• d) ein äußeres Standrohr (9) mit einem Boden (18), der in kurzem Abstand über dem Boden des Gehäuses (1) angeordnet ist und die mit dem Innenraum des Gehäuses (1) kommunizierende Bohrung (19) enthält;
• e) ein inneres Tauchrohr (21), welches sich innerhalb des Standrohres (9) koaxial zu diesem bis in die Nähe von dessen Boden (18) erstreckt,

wobei

• f) das Standrohr (9) bis in den oberen Bereich des Gehäu­ ses (1) reicht und dort mit dem Innenraum des Gehäuses (1) kommuniziert, und
• g) das obere Ende des Tauchrohres (21) mit dem Auslaß (4) verbunden ist.

2. Akkumulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Ende des Tauchrohrs (21) durch radiale Vorsprünge (22) des Tauchrohrs (21) oder des Standrohrs (9) gegenüber dem Standrohr (9) zentriert ist.

3. Akkumulator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Standrohr (9) von einem ringförmig angeordneten Trockenmittel (15) umgeben ist.

4. Akkumulator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Trockenmittel (15) in einem topfförmigen Kartuschengehäuse (6) untergebracht ist, welches das Standrohr (9) koaxial umgibt und in seinem Boden (8) mit Perforationen (7) versehen ist.

5. Akkumulator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Kartuschengehäuse (6) einstückig mit dem Standrohr (9) ausgebildet ist.

6. Akkumulator nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Trockenmittel (15) in einer losen Schüttung vorliegt und der diese aufnehmende Ringraum (10) im Kartuschengehäuse (6) durch einen Perforationen (11) aufweisenden ringförmigen Deckel (12) verschlossen ist.

7. Akkumulator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der losen Schüttung des Trockenmittels (15) und dem Boden (8) des Kartuschengehäuses (6) sowie dem Deckel (12) jeweils eine Filzschicht (16, 17) vorge­ sehen ist.

8. Akkumulator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß unter dem Boden (18) des Standrohrs (9) ein Sieb (20) angeordnet ist.

9. Akkumulator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Druckfeder (23) zwischen dem unteren Ende des Tauchrohrs (21) und dem Boden (18) des Standrohrs (9) verspannt ist.