DE19505108C2

DE19505108C2 - Akkumulator für eine nach dem "Orifice"-Prinzip arbeitende Klimaanlage, insbesondere Fahrzeugklimaanlage

Info

Publication number: DE19505108C2
Application number: DE1995105108
Authority: DE
Inventors: Juergen Schmid; Franz Hackspacher
Original assignee: Hansa Metallwerke AG
Current assignee: Hansa Metallwerke AG
Priority date: 1995-02-15
Filing date: 1995-02-15
Publication date: 1999-01-28
Anticipated expiration: 2015-02-16
Also published as: DE19505108A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Akkumulator für eine nach dem "Orifice"-Prinzip arbeitende Klimaanlage, insbesondere Fahrzeugklimaanlage, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

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.

Ein Akkumulator der eingangs genannten Art ist in der US-4 199 960 beschrieben. Bei diesem kommuniziert das innere der beiden Rohre in seinem oberen Bereich mit dem Innenraum des Gehäuses, während das äußere der beiden Rohre im Bereich seines oberen Endes über einen Rohreinsatz mit dem Auslaß-Fitting verbunden ist. Dies erfordert, daß sich das obere Ende des äußeren Rohres verjüngt und dicht an der Außenwand des inneren Rohres anliegt. Der Boden des äußeren Rohres ruht auf dem Boden des Gehäuses. Das Trockenmittel ist in einem Sack unter gebracht, der zwischen der Außenwand des äußeren Rohres und der Innenwand des Gehäuses eingeklemmt ist. Zur Fi xierung der beiden Rohre weist das äußere Rohr eine Ver jüngung auf, welche das innere Rohr verklemmt. Diese Ausgestaltung des Akkumulators ist in der Herstellung sehr aufwendig.

Der in der US-5 282 370 A beschriebene Akkumulator weist ein U-förmig gebogenes Auslaßrohr und ein zu diesem nicht koaxiales Einlaßrohr auf. Das Trockenmittel ist eine einem flexiblen Sack untergebracht. Die Herstellung derartiger Akkumulatoren ist verhältnismäßig teuer.

Die US-5 076 071 zeigt einen Akkumulator für den Kompressor eines Kühlsystems, welcher dazu dient, Ver schmutzungen aus dem flüssigen Kältemittel auszufiltern und das gereinigte flüssige Kältemittel dem gasförmigen Kältemittelstrom wieder zuzuführen. Die Leitung für das gasförmige Kältemittel besteht dabei aus einem Rohr, welches durch eine Trennplatte in zwei Teilräume unter teilt ist. Ein Trockenmittel enthaltender Einsatz ist nicht vorgesehen.

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

Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst.

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 äußeres Rohr öffnet sich an seinem oberen Ende in den Innenraum des Akkumulator- Gehäuses; das innere Rohr endet unten in geringem Abstand vom Boden des äußeren Rohres und ist an seinem oberen Ende mit dem Auslaß verbunden. Das gasförmige Kältemittel strömt also durch den Ringraum zwischen äußerem Rohr und innerem Rohr axial nach unten, kehrt dann im Bereich der Bohrung im Boden des äußeren Rohres seine Bewegungsrichtung um 180° um und verläßt dann den Akkumulator in Richtung nach oben durch das innere Rohr. Beim Vorbeiströmen an der Bohrung im Boden des äußeren Rohres entsteht die Saugwir kung, die zum Mitreißen des sich im Bodenbereich des Gehäuses sammelnden Öles erforderlich ist. Die Herstellung dieser aus zwei koaxial angeordneten Rohren bestehenden Kältemittelleitung ist sehr preiswert zu bewerkstelligen; insbesondere ist auch eine Fertigung aus Kunststoff möglich.

Die koaxiale Anordnung von äußerem Rohr und innerem Rohr setzt sich darin fort, daß das Trockenmittel in einem topfförmigen Kartuschengehäuse untergebracht, welches das äußere Rohr koaxial umgibt und in seinem Boden mit Perfo rationen 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 herzustellen ist der erfindungsgemäße Akkumulator auch deshalb, weil das Kartuschengehäuse einstückig mit dem äußeren Rohr ausgebildet ist.

Die Druckfeder zwischen dem unteren Ende des inneren Rohres und dem Boden des äußeren Rohres dient dazu, das innere Rohr immer kraftschlüssig mit seinem oberen Ende an demjenigen Teil zu halten, an dem es befestigt ist. Das innere Rohr kann also an diesem Teil lose eingesteckt werden und braucht dort nicht angeklebt oder angeschweißt zu werden.

Zweckmäßig ist dabei, wenn das untere Ende des inneren Rohres durch radiale Vorsprünge den inneren Rohres oder des äußeren Rohres gegenüber dem äußeres Rohr zentriert ist. Auf diese Weise verbleibt das innere Rohr, welches sonst nur an seinem oberen, außerhalb des äußeren Rohres liegenden Ende gehaltert wäre, über seine gesamte axiale Länge hinweg koaxial zum äußeren Rohr.

Ebenfalls aus Kostengründen wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung bevorzugt, bei dem das Trockenmittel 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 äußeren 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.

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 äußeres Rohr 9 angeformt. Zwischen dem äußeren Rohr 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 6 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 äußere Rohr 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 äußeren Rohres 9.

Am Deckel 2 ist ein zentrisches, mit dem Anschlußnip pel 4 kommunizierendes inneres Rohr 21 befestigt, welches sich koaxial in das äußere Rohr 9 hinein erstreckt und in verhältnismäßig kurzem Abstand vor dem Boden 18 des äußeren Rohres 9 endet. Das untere Ende des inneren Rohres 21 wird dabei durch mehrere über den Umfang verteilte, nach innen weisende Radialvorsprünge 22 des äußeren Rohres 9 zentriert. Zwischen der unteren ringförmigen Stirn seite des inneren Rohres 21 und dem Boden 18 des äußeren Rohres 9 ist eine Spiralfeder 23 verspannt, welche das innere Rohr 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 äußerem Rohr 9 und innerem Rohr 21 ein, durchströmt diesen Ringraum zunächst nach unten bis zum unteren Ende des inneren Rohres 21, kehrt an die ser Stelle seine Bewegungsrichtung um und strömt axial nach oben durch das innere Rohr 21 und durch den Anschluß nippel 4 aus.

Im Verlaufe der geschilderten Bewegung des gasförmigen Kältemittels streicht dieses auch an der Bohrung 19 im Boden 18 des äußeren Rohres 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 äußeren Rohr 9 und dem inneren Rohr 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-Motorräumen vorliegen, anpassen.

Claims

1. Akkumulator für eine nach dem "Orifice"-Prinzip arbei tende Klimaanlage, insbesondere Fahrzeugklimaanlage, mit

a) einem Gehäuse, das einen Einlaß für Kältemittel aufweist;
b) einem Auslaß für Kältemittel;
c) einem im unteren Bereich des Innenraumes des Gehäuses untergebrachten, ein Trockenmittel enthaltenden Einsatz;
d) einem äußeren Rohr mit einem Boden, welches in seinem unteren Bereich eine mit dem Innenraum des Gehäuses kommunizierende Bohrung enthält;
e) einem inneren Rohr, welches sich innerhalb des äußeren Rohres koaxial zu diesem bis in die Nähe von dessen Boden erstreckt,

dadurch gekennzeichnet, daß

a) das obere Ende des äußeren Rohres (9) mit dem Innenraum des Gehäuses (1) kommuniziert und das obere Ende des inneren Rohres (21) mit dem Auslaß verbunden ist;
b) der Boden (18) des äußeren Rohres (9) in kurzem Abstand über dem Boden des Gehäuses (1) angeordnet ist und die Bohrung (19) enthält;
c) das äußere Rohr (9) von einem topfförmigen Kartuschen gehäuse (6) koaxial umgeben ist, in dem ein Trocken mittel (15) untergebracht und dessen Boden (8) mit Perforationen (7) versehen ist;
d) das Kartuschengehäuse (6) einstückig mit dem äußeren Rohr (9) ausgebildet ist; und
e) eine Druckfeder (23) zwischen dem unteren Ende des inneren Rohres (21) und dem Boden (18) des äußeren Rohres (9) verspannt ist.

2. Akkumulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Ende des inneren Rohres (21) durch radiale Vorsprünge (22) des inneren Rohres (21) oder des äußeren Rohres (9) gegenüber dem äußeren Rohr (9) zentriert ist.

3. Akkumulator nach Anspruch 1 oder 2, 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.

4. Akkumulator nach Anspruch 3, 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.

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