DE19742230C2

DE19742230C2 - Akkumulator für eine nach dem "Orifice"-Prinzip arbeitende Klimaanlage, insbesondere Fahrzeugklimaanlage

Info

Publication number: DE19742230C2
Application number: DE19742230A
Authority: DE
Inventors: Franz Hackspacher; Juergen Schmid
Original assignee: Hansa Metallwerke AG
Current assignee: Hansa Metallwerke AG
Priority date: 1997-09-25
Filing date: 1997-09-25
Publication date: 1999-08-05
Anticipated expiration: 2017-09-26
Also published as: DE19742230A1; ES2219815T3; EP0905459A3; EP0905459A2; DE59811535D1; EP0905459B1

Description

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

a) einem Gehäuse, das einen Einlaß und einen Auslaß für ein Kältemittel aufweist;
b) einem im unteren Bereich des Innenraumes des Gehäuses un tergebrachten, ein Trockenmittel enthaltenden Einsatz;
c) einem äußeren Rohr mit einem Boden, der in kurzem Abstand über dem Boden des Gehäuses angeordnet ist, wobei das äu ßere Rohr nahe dem Boden des Gehäuses eine mit dem Innen raum des Gehäuses kommunizierende kleine Bohrung aufweist; und
d) einem inneren Rohr, welches sich innerhalb des äußeren Rohres bis in die Nähe von dessen Boden erstreckt,
wobei
e) äußeres Rohr und inneres Rohr zumindest in ihren unteren Bereichen zueinander koaxial angeordnet sind.

Bei nach dem "Orifice"-Prinzip arbeitenden Klimaanlagen ist der Trockner/Akkumulator dem Verdampfer nachgeordnet. Das aus dem Verdampfer kommende Kältemittel besteht aus einer Gas- und einer Flüssigphase. Insbesondere die flüssige Phase ent hält Feuchtigkeit und mit den Kältemitteln mittransportiertes Öl. Aufgabe des Trockners/Akkumulators ist es u. a., dem Kälte mittel die Feuchtigkeit (Wasser) zu entziehen, das Öl jedoch wieder in den Kältekreislauf zurückzuführen und außerdem die flüssige von der gasförmigen Phase zu trennen.

Bei einem aus der DE 195 05 108 A1 bekannten Akkumulator der eingangs genannten Art wird die Leitung, welche den gasförmig gebliebenen Anteil des Kältemittels durch das Gehäuse hindurch führt, von zwei konzentrisch verlaufenden Rohren gebildet. Das äußere Rohr ist mit seinem oberen freien Ende über den Innenraum des Gehäuses mit dem Einlaß verbunden. Das innere Rohr ist an den Auslaß angeschlossen. Beim Vorbeiströmen des gasförmigen Kältemittels an der Bohrung im Boden des äußeren Rohres entsteht eine Saugwirkung, durch welche sich im Boden bereich des Gehäuses sammelndes Öl mitgerissen und im Kälte mittel als aus kleinen Tropfen bestehender Ölnebel weiter trans portiert wird.

Akkumulatoren für nach dem "Orifice"-Prinzip arbeitende Klima anlagen sind auch aus der EP 0 238 742 A1 und der GB 1 435 473 bekannt. Bei diesen führt jedoch der Weg des gasförmigen Bestandteiles des einströmenden Kältemittelgemisches nicht über koaxial ineinander stehende Rohre.

Akkumulatoren der in der DE 195 05 108 A1 beschriebenen Art mit zwei zueinander koaxialen Rohren sind sehr preiswert herzu stellen und gestatten in vielen Fällen einen zufriedenstellen den Weitertransport des sich am Boden des Gehäuses sammelnden Öles. In manchen Anwendungsfällen reicht die durch das vorbei strömende Kältemittel bewirkte Saugwirkung jedoch nicht aus, um das Öl in der gewünschten Weise mitzureißen und als Nebel weiter zu transportieren.

Die vorliegende Erfindung hat daher die Aufgabe, einen Akkumu lator der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß auch unter ungünstigen Anwendungsbedingungen bzw. Betriebszuständen das Öl aus dem Akkumulator abtransportiert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß

a) das obere Ende des äußeren Rohres mit dem Auslaß verbun den ist; und
b) der obere Bereich des inneren Rohres die Wand des äußeren Rohres durchdringt und mit dem Innenraum des Gehäuses kom muniziert.

Bei dem erfindungsgemäßen Akkumulator arbeitet also im Gegen satz zum Stande der Technik das innere Rohr als Einlaßrohr, während das äußere Rohr als Auslaßrohr arbeitet. Dies ist je doch nur dadurch möglich, daß die beiden Rohre bereichsweise nicht koaxial zueinander verlaufen und daß statt dessen das innere Rohr die Wand des äußeren Rohres an einer Stelle durch dringt. Auf diese Weise kann einerseits das innere Rohr mit dem Innenraum des Gehäuses bzw. dem Einlaß für das Kältemittel und andererseits das äußere Rohr mit dem Auslaß kommunizieren. Diese Maßnahme bewirkt, daß das Öl, welches vom Ölsumpf am Boden des Gehäuses über die kleine Öffnung in den Bereich über dem Boden des äußeren Rohres gelangt, nicht nur als Ölnebel mitgerissen sondern durch das gasförmige Kältemittel als Öl film entlang der inneren Wand des äußeren Rohres zum Auslaß des Akkumulators getrieben wird. Durch die Erfindung wird so mit ein Akkumulator geschaffen, welcher sehr preiswert insbe sondere auch aus Kunststoff herzustellen ist und in dem das sich sammelnde Öl zuverlässig zum Auslaß weiter transportiert wird.

Dabei können Einlaß und Auslaß an beinahe beliebigen Stellen am Gehäuse angeordnet werden. So ist z. B. nach Anspruch 2 der Einlaß und/oder der Auslaß an der Oberseite des Gehäuses an geordnet, wobei seine Längsachse in etwa parallel zur Längs achse des Akkumulators liegt. Nach Anspruch 3 ist der Einlaß und/oder der Auslaß in der Seitenwand des Gehäuses angeordnet, wobei seine Längsachse in etwa orthogonal zur Längsachse des Akkumulators liegt. Der erfindungsgemäße Akkumulator ist so mit bezüglich unterschiedlicher Einbausituationen äußerst varia bel.

Diese Variabilität des Akkumulators wird durch die erfindungs gemäße Weiterbildung nach Anspruch 4 nochmals erhöht, wonach der obere Bereich des äußeren Rohres zum Auslaß hin gekrümmt ist und/oder der obere Bereich des inneren Rohres zum Innen raum des Gehäuses hin gekrümmt ist.

Die Herstell- und Einbaukosten des erfindungsgemäßen Akkumula tors werden dadurch reduziert, daß Teile der Rohre in der Art von Adapterstücken ausgebildet sind. Dieser Gedanke findet sich in Anspruch 5, nach welchem der obere Bereich des äuße ren Rohres und/oder der obere Bereich des inneren Rohres als separates Teil ausgebildet sind/ist.

Die Ausbildung des Ölfilmes auf der Innenwand des äußeren Rohres und somit die Fähigkeit, das Öl zu transportieren, wird durch die Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 6 verbessert, bei welcher die kleine Bohrung im Übergangsbereich von Wand und Boden des äußeren Rohres angeordnet ist. Nach Anspruch 7 wird dies so präzisiert, daß die kleine Bohrung im Boden des äußeren Rohres, zu dessen Wand benachbart, angeordnet ist.

Gemäß Anspruch 8 geht die Wand des äußeren Rohres strömungs technisch glatt in den Boden des äußeren Rohres über und ist die Mitte des Bodens des äußeren Rohres zum inneren Rohr hin hochgezogen. Hierdurch wird die Strömung des Kältemittels bei der Richtungsumkehr vom inneren Rohr zum äußeren Rohr so ge führt, daß die Strömungsverluste gering sind und der Mitnahme effekt des Öles verbessert wird.

Die Ansprüche 9 und 10 betreffen die Halterung des inneren Rohres. Wenn das innere Rohr bis zur Oberseite des Gehäuses reicht, kann es gemäß Anspruch 8 dadurch gehaltert werden, daß am oberen Ende des inneren Rohres mindestens zwei axiale Vorsprünge angeformt sind, welche sich am Gehäuse abstützen. Die Lage des inneren Rohres zum Boden des äußeren Rohres wird dadurch definiert, daß gemäß Anspruch 10 am unteren Ende des inneren Rohres mindestens zwei axiale Vorsprünge angeformt sind, welche sich am Boden des äußeren Rohres abstützen.

Fertigung und Wartung des erfindungsgemäßen Akkumulators werden durch die Weiterbildung nach Anspruch 11 erleichtert, wonach der Boden des Gehäuses abnehmbar ist.

Eine besonders bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Akkumulators ist in Anspruch 12 angegeben: Danach stützt sich das äußere Rohr über eine Feder am Boden des Gehäuses ab, so daß das untere Ende des äußeren Rohres einen Abstand vom Boden des Gehäuses einhält. Hierdurch ist das äußere Rohr unabhängig von möglicherweise auftretenden Fertigungs toleranzen und Vibrationen gegen den Boden des Gehäuses vor gespannt. Dabei ist sichergestellt, daß das äußere Rohr vom Boden des Gehäuses beabstandet ist. Das sich im Ringraum um das äußere Rohr absetzende Öl kann somit auch in den Raum unterhalb des äußeren Rohres und von dort über die kleine Öffnung zur Oberseite des Bodens des äußeren Rohres fließen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert; in dieser zeigen:

Fig. 1: eine Schnittansicht eines ersten Ausführungsbei spieles eines Akkumulators; und

Fig. 2: eine Schnittansicht eines zweiten Ausführungsbei spieles eines Akkumulators.

In Fig. 1 ist ein Akkumulator insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 versehen. Er umfaßt ein becherförmiges Gehäuse 12, das nach unten durch einen Boden 14 abgeschlossen ist. Der Boden 14 kann lösbar und abgedichtet oder permanent an dem Gehäuse 12 befestigt, beispielsweise verschweißt sein.

Im oberen Bereich der Umfangswand des Gehäuses 12 befindet sich ein radial eingefügten Anschlußnippel 16 (in Fig. 1 auf der rechten Seite des Gehäuses 12), an welchem ein Kälte mittelrohr (nicht dargestellt) befestigt werden kann und welcher der Zufuhr des Kältemittels in den Innenraum des Gehäuses 12 dient.

Ein zweiter Anschlußnippel 18 zur Befestigung eines Kälte mittelrohres, welches dem Auslaß des Kältemittelgases dient, ist dem Anschlußnippel 16 diametral gegenüberliegend ebenfalls im oberen Bereich der Umfangswand angeordnet.

Innerhalb des Gehäuses 12 und im unteren Bereich koaxial zu diesem ist ein äußeres Rohr 20 eingebracht. Dessen oberer Bereich ist als separates gekrümmtes Teil 21 ausgebildet und mit dem Anschlußnippel 18 verbunden. In das äußere Rohr 20 ist ein inneres Rohr 22 eingeführt und zum unteren Bereich des äußeren Rohres 20 koaxial angeordnet. Es durchdringt das gekrümmte Teil 21 und ist hierdurch in der Lage, mit seinem freien oberen Ende mit dem Innenraum des Gehäuses 12 zu kommunizieren.

Das äußere Rohr 20 weist im Bereich seines unteren Endes einen Boden 24 auf, welcher an die Wand 26 des äußeren Rohres 20 strömungstechnisch glatt angeformt ist und dessen Mitte in in Fig. 1 vertikaler Richtung nach oben hin hochgezogen ist. Im Boden 24 ist zur Wand 26 benachbart eine kleine Bohrung 28 angeordnet. Die Wand 26 des äußeren Rohres 20 reicht nach unten über seinen Boden 24 hinaus bis in die Nähe des Bodens 14 des Gehäuses 12. Die untere Öffnung des äußeren Rohres 20 ist durch ein Sieb 30 bedeckt.

An die äußere Wandfläche des äußeren Rohres 20 ist ein ring förmiger, nach unten offener Behälter 32 angeformt, in dessen oberer Begrenzungswand eine Mehrzahl von Perforationen 34 eingebracht ist. An der oberen Begrenzungswand liegt innen eine Filzschicht 35 an. Die radial außenliegende Wand des Behälters 32 liegt an der Innenwand des Gehäuses 12 an, wo durch das äußere Rohr 20 radial gehaltert ist. Der Behälter 32 ist mit Trockenmittel 36 gefüllt und nach unten hin durch eine Filzschicht 38 und eine mit Perforationen 42 versehene Ringscheibe 40 verschlossen. Zwischen Ringscheibe 40 und Boden 14 des Gehäuses 12 ist eine Schraubenfeder 44 gespannt, so daß sich das äußere Rohr 20 am Boden 14 des Gehäuses 12 abstützt und auf diese Weise einen Abstand d vom Boden 14 des Gehäuses 12 einhält.

Nach oben hin liegt das äußere Rohr 20 an zwei axialen Vor sprüngen 46 an, welche an den unteren Umfangsrand des inneren Rohres 22 angeformt sind. An dessen oberen Umfangsrand sind ebenfalls zwei sich axial nach oben erstreckende Vorsprünge 48 angeformt, welche sich gegen die obere Begrenzungswand des Gehäuses 12 abstützen. Somit ist das innere Rohr 22 zwischen Gehäuse 12 und äußerem Rohr 20 sicher verklemmt.

Der oben beschriebene Akkumulator 10 arbeitet wie folgt:

Vom Verdampfer kommendes Kältemittel wird dem Innenraum des Gehäuses 12 des Akkumulators 10 über den Anschlußnippel 16 zugeführt (Pfeil 50). Die flüssige Phase des Kältemittels gelangt in den unteren Bereich des Gehäuses 12, wo es ins besondere über die Perforationen 34 und durch die Filzschicht 35 hindurch in die Trockenmittelfüllung 36 eintritt. Durch die Trockenmittelfüllung 36 wird dem Kältemittel Wasser ent zogen.

Das in dem Kältemittel außerdem enthaltenen Öl sinkt aufgrund seines größeren spezifischen Gewichtes nach unten weiter ab und tritt durch die Filzschicht 38 und die Perforation 42 der Ringscheibe 40 in den Zwischenraum zwischen dem Boden 14 des Gehäuses 12 und der Unterseite des Behälters 32 ein, wo es einen Ölsumpf 52 bildet.

Der gasförmig verbliebene Teil des über den Anschlußnippel 16 zuströmenden Kältemittels tritt von oben her in das innere Rohr 22 ein (Pfeile 54) und strömt von dort zu dessen unterem Ende. Dort wird es am Boden 24 des äußeren Rohres 20 umge lenkt (Pfeile 56) und strömt in dem Ringraum zwischen inne rem Rohr 22 und äußerem Rohr 20 nach oben.

Aufgrund des Abstandes d zwischen Unterseite des äußeren Rohres 20 und Boden 14 des Gehäuses 12 gelangt das Öl aus dem Ölsumpf 52 auch in den Bereich unterhalb des äußeren Rohres 20. Von dort strömt es aufgrund des Prinzips der "kommunizierenden Röhren" durch das Sieb 30 und die kleine Bohrung 28 hindurch in das äußere Rohr 20 und bildet dort auf dem Grund des Bodens 24 einen Ölspielgel 58. Dieser wird von dem entsprechend den Pfeilen 56 strömenden Kältemittel als Ölfilm 60 auf der Innenseite der Wand 26 des äußeren Rohres 20 nach oben getrieben, wodurch der Abtransport des Öles 52 deutlich verbessert wird. Über das gekrümmte Teil 21 gelangen das gasförmige Kältemittel und der Ölfilm 60 zum Anschlußnippel 18 und von dort in das Kältemittelrohr (nicht dargestellt).

In Fig. 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines Akkumula tors insgesamt mit dem Bezugszeichen 110 vesehen. Gleiche Teile in Fig. 2 sind nicht nochmals im Detail erläutert und mit den gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 zuzüglich 100 versehen.

Der in Fig. 2 dargestellte Akkumulator 110 unterscheidet sich von dem in Fig. 1 dargestellten durch die Anordnung des einlaßseitigen Anschlußnippels 116 und des auslaßseitigen Anschlußnippels 118. Diese befinden sich nun beide in der oberer Begrenzungswand des Gehäuses 112. Dabei ist der obere Bereich des äußeres Rohres 120 wiederum als separates gekrümmtes Teil 121 ausgebildet, dessen Form jedoch der Position des auslaßseitigen Anschlußnippels 118 angepaßt ist und welches ebenfalls vom inneren Rohr 122 durchdrungen wird.

Hierdurch wird deutlich, daß der Akkumulator 10, 110 auch für unterschiedliche Einbausituationen problemlos verwendet werden kann.

Claims

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

a) einem Gehäuse, das einen Einlaß und einen Auslaß für ein Kältemittel aufweist;
b) einem im unteren Bereich des Innenraumes des Gehäuses untergebrachten, ein Trockenmittel enthaltenden Einsatz;
c) einem äußeren Rohr mit einem Boden, der in kurzem Abstand über dem Boden des Gehäuses angeordnet ist, wobei das äußeres Rohr nahe dem Boden des Gehäuses eine mit dem Innenraum des Gehäuses kommunizierende kleine Bohrung aufweist;
d) einem inneren Rohr, welches sich innerhalb des äußeren Rohres bis in die Nähe von dessen Boden erstreckt, wobei
e) äußeres Rohr und inneres Rohr zumindest in ihren unteren Bereichen zueinander koaxial angeordnet sind;

dadurch gekennzeichnet, daß

a) das obere Ende (21; 121) des äußeres Rohres (20; 120) mit dem Auslaß (18; 118) verbunden ist; und
b) der obere Bereich des inneren Rohres (22; 122) die Wand des äußeren Rohres (20; 120) durchdringt und mit dem Innenraum des Gehäuses (12; 112) kommuniziert.

2. Akkumulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß (16) und/oder der Auslaß (18) in der Seitenwand des Gehäuses (12) angeordnet ist und seine Längsachse in etwa orthogonal zur Längsachse des Akku mulators (10) liegt.

3. Akkumulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß (116) und/oder der Auslaß (118) in der Oberseite des Gehäuses (112) angeordnet ist und seine Längsachse in etwa parallel zur Längsachse des Akku mulators (110) liegt.

4. Akkumulator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Bereich (21; 121) des äußeren Rohres (20; 120) zum Auslaß (18; 118) hin gekrümmt ist und/oder der obere Bereich des inneren Rohres zum Innenraum des Gehäuses (12; 112) hin gekrümmt ist.

5. Akkumulator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Bereich des äußeren Rohres (20; 120) und/oder der obere Bereich des inneren Rohres als separates Teil (21; 121) ausgebildet sind/ist.

6. Akkumulator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die kleine Bohrung (28; 128) im Übergangsbereich von Wand (26; 126) und Boden (24; 124) des äußeren Rohres (20; 120) angeordnet ist.

7. Akkumulator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die kleine Bohrung (28; 128) im Boden (24; 124) des äußeren Rohres (20; 120), zu dessen Wand (26; 126) benach bart, angeordnet ist.

8. Akkumulator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand (26; 126) des äußeren Rohres (20; 120) strömungstechnisch glatt in den Boden (24; 124) des äußeren Rohres (20; 120) übergeht und die Mitte des Bodens (24; 124) des äußeren Rohres (20; 120) zum inneren Rohr (22; 122) hin hochgezogen ist.

9. Akkumulator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am oberen Ende des inneren Rohres (22; 122) mindestens zwei axiale Vorsprünge (48; 148) angeformt sind, welche sich am Gehäuse (12; 112) abstützen.

10. Akkumulator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am unteren Ende des inneren Rohres (22; 122) mindestens zwei Vorsprünge (46; 146) angeformt sind, welche sich am Boden (24; 124) des äußeren Rohres (20; 120) abstützen.

11. Akkumulator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (14; 114) des Gehäuses (12; 112) abnehmbar ist.

12. Akkumulator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Rohr (20; 120) sich über eine Feder (44; 144) am Boden (14; 114) des Gehäuses (12; 112) abstützt und das untere Ende des äußeren Rohres (20; 120) auf diese Weise einen Abstand (d) vom Boden (14; 114) des Gehäuses (12; 112) einhält.