DE19912381B4

DE19912381B4 - Kondensator

Info

Publication number: DE19912381B4
Application number: DE19912381.0A
Authority: DE
Inventors: Dr.-Ing. Geskes Peter
Original assignee: Mahle International GmbH
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 1999-03-19
Filing date: 1999-03-19
Publication date: 2019-02-21
Anticipated expiration: 2019-03-20
Also published as: DE19912381A1

Abstract

Kondensator mit einem Rohr-Rippen-Block (10), der zwischen zwei seitlichen Sammelrohren (11,12) angeordnet ist, die in axialer Richtung mit einer oder mehreren Trennwänden (16, 17, 18, 19) unterteilt sind, um eine mäanderförmige Strömungsbahn für ein Kältemittel zu bilden, mit einem neben einem der Sammelrohre (11) angebrachten rohrförmigen Sammler (13) und mit einer oben befindlichen Unterkühlstrecke (20), wobei das Sammelrohr (11) neben dem Sammler (13) durch zumindest zwei Trennwände (17, 18) unterteilt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die mäanderförmige Strömungsbahn von unten nach oben ansteigt und oben in den Sammler (13) mündet, der mit einem Steigrohr (22) versehen ist, das im Bereich des Bodens des Sammlers (13) beginnt und oben in einer von dem übrigen Innenraum des Sammlers (13) abgetrennten Kammer (23) mündet, an die die Unterkühlstrecke (20) angeschlossen ist, wobei das Sammelrohr (11) neben dem Sammler (13) in einem Bereich zwischen zwei Trennwänden (17,18) mit einer Öffnung (21) zu dem Sammler (13) versehen ist und die Kammer (23) über eine Öffnung (25) mit einem Endabschnitt des Sammelrohrs (11) verbunden ist, welcher zu der Unterkühlstrecke (20) gehört.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kondensator mit einem Rohr-Rippen-Block, der zwischen zwei seitlichen Sammelrohren angeordnet ist, die in axialer Richtung mit einer oder mehreren Trennwänden unterteilt sind, um eine mäander-förmige Strömungsbahn für ein Kältemittel zu bilden, mit einem neben einem der Sammelrohre angebrachten Sammler und mit einer oben befindlichen Unterkühlstrecke.
Ein Kondensator der eingangs genannten Art ist insbesondere für eine Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges bestimmt. Bei einem bekannten Kondensator gemäß der DE 42 38 853 A1 ist die Unterkühlstrecke unten angeordnet. Es kann jedoch vorkommen, dass diese Anordnung der Unterkühlstrecke aus Einbaugründen in einem Fahrzeug nicht besonders vorteilhaft ist, beispielsweise wenn in Anströmrichtung vor dem Kondensator noch ein Ladeluftkühler angeordnet ist. In diesem Fall ist der Luftmassenstrom zu dem Bereich der Unterkühlstrecke reduziert, während gleichzeitig noch dieser reduzierte Luftmassenstrom eine erhöhte Temperatur aufweist. Dies kann dazu führen, dass die Unterkühlung und damit die Kälteleistung reduziert sind.
Es ist auch ein Kondensator der eingangs genannten Art durch die DE 198 30 329 A1 bekannt, bei welchem sich die Unterkühlstrecke oben befindet. Bei dieser Bauart wird das flüssige Kältemittel dem Sammelrohr unmittelbar unterhalb der Unterkühlstrecke zugeführt, so dass es anschließend mäanderförmig nach unten strömt und in den neben dem anderen Sammelrohr angeordneten Sammler gelangt. Von diesem Sammler führt dann eine zwischen dem Sammelrohr und dem Sammler gebildete Steigleitung nach oben zu einem Abschnitt des Sammelrohres, welcher der Unterkühlstrecke zugeordnet ist.
Die FR 2 764 680 A1 offenbart einen Kondensator mit Rohr-Rippen-Block, bei welcher allerdings die Durchströmung des Rohr-Rippen-Blocks im Kondensierabschnitt von oben nach unten erfolgt und am oberen Ende des benachbart angeordneten Sammlers zwei Kammern gebildet sind, wobei ein Steigrohr in die obere der beiden Kammern mündet.
Die JP H09- 166 371 A offenbart einen Kondensator mit Rohr-Rippen-Block mit einem seitlich angeordneten Sammler, welcher ein Sammelrohr integriert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kondensator der eingangs genannten Art so zu gestalten, dass die Leistung verbessert wird.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
Bei dieser Ausbildung wird das Kältemittel in dem Sammler zunächst von oben nach unten und dann in dem Steigrohr wieder nach oben geführt. Diese längere Führung des Kältemittels in dem Sammler ermöglicht es, den Bereich, in welchen das heiße, gasförmige Kältemittel in den Kondensator eintritt, sehr weit entfernt von der Unterkühlstrecke vorzusehen, so dass von dem zugeführten, gasförmigen Kältemittel kein Wärmeeintrag in die Unterkühlstrecke erfolgt. Die Unterkühlung wird somit nicht beeinträchtigt, so dass auch die Leistung nicht reduziert ist. Da das heiße, gasförmige Kältemittel unten dem Kondensator in einem Bereich zugeführt wird, in dem möglicherweise aufgrund des Ladeluftkühlers Luft mit erhöhter Temperatur zuströmt, ist dennoch eine ausreichende Temperaturdifferenz vorhanden, so dass noch eine wirksame Kondensierung in diesem Bereich erfolgt.
Bei einem im Motorraum eines Fahrzeuges angeordneten Kondensator besteht sehr häufig die Möglichkeit, dass der Sammler von außen her beheizt wird. Dies kann dann dazu führen, dass Dampf vorhanden ist, der eine Temperatur aufweist, die über der Kondensationstemperatur liegt. Diese Gefahr führt bei der Erfindung nicht zu einer Störung, da Dampf und Flüssigkeit optimal durchmischt werden, da das flüssige Kältemittel im oberen Bereich des Sammlers in diesen einströmt. Das flüssige Kältemittel und der Dampf haben auch bei einem Wärmeeintrag von außen immer die gleiche Temperatur. Die Gefahr einer Vergrößerung des Unterkühlbereiches in dem Kondensationsbereich besteht nur dann, wenn der Sammler vollständig gefüllt ist. Der Effekt des Durchmischens kann noch verbessert werden, wenn der Eintrittsöffnung für das Kältemittel ein Mischsieb zugeordnet ist.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, dass das Steigrohr und eine die Kammer begrenzende Trennwand als ein in den Sammler eingebrachter Einsatz gestaltet sind. Dies hat den Vorteil, dass erst durch den Einsatz bestimmt wird, ob der Kondensator so benutzt wird, dass die Unterkühlstrecke oben oder unten liegt.
Beispielsweise kann im Prinzip der Kondensator nach der DE 42 38 853 A1 benutzt werden, um eine obenliegende Unterkühlstrecke zu schaffen. Der Kondensator wird dann um 180° gedreht und mit einem Einsatz versehen, der das Steigrohr und die Trennwand für die von dem Innenraum des Sammlers abzutrennende Kammer bildet.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform.
Die Zeichnung der 1 zeigt in schematischer Darstellung einen Schnitt durch einen erfindungsgemäß ausgebildeten Kondensator.
Der Kondensator enthält einen an sich bekannten Rohr-Rippen-Block 10 aus Flachrohren und Wellrippen. Die Flachrohre dieses Rohr-Rippen-Blockes 10 münden in seitlich angeordneten Sammelrohren 11, 12. Das Sammelrohr 11 ist als eine Einheit mit einem rohrförmigen Sammler 13 ausgebildet. Die Konstruktion von Rohr-Rippen-Block 10, Sammelrohren 11, 12 und Sammler 13 kann entsprechend der DE 42 38 853 A1 ausgeführt sein.
Das Sammelrohr 12 ist unten mit einem Zuführanschluss 14 für heißes, gasförmiges Kältemittel versehen. An seinem oberen Ende weist es einen Abführanschluss 15 für das flüssige Kältemittel auf. Die Sammelrohre 11 und 12 sind jeweils mittels einer Trennwand 16, 17 in axialer Richtung unterteilt, so dass das zugeführte Kältemittel mit einer mäander-förmigen Strömungsbahn von unten nach oben in dem Rohr-Rippen-Block 10 strömt. Dabei wird die Anzahl der zu den einzelnen Abschnitten gehörenden Flachrohre entsprechend dem kondensierenden und damit sein Volumen verringernden Kältemittel verringert.
Von den beiden Sammelrohren 11, 12 ist jeweils mittels einer Trennwand 18, 19 ein oberer Endabschnitt abgeteilt, der zu einer Unterkühlstrecke 20 gehört und dem der Abführanschluss 15 zugeordnet ist.
Das zugeführte Kältemittel strömt in dem Rohr-Rippen-Block 10 mäanderförmig nach oben. Das Sammelrohr 11 ist in dem Bereich zwischen den Trennwänden 17, 18 mit einer Öffnung 21 zu dem Sammler 13 offen, so dass das schon weitgehend verflüssigte Kältemittel über diese Öffnung 21 in den Sammler 13 strömt.
In dem Sammler 13 ist ein Steigrohr 22 angeordnet, das in der Nähe des Bodens des Sammlers 13 beginnt und oben in einer Kammer 23 mündet, die mit einer Trennwand 24 von dem übrigen Innenraum des Sammlers 13 abgetrennt ist. Diese Kammer 23 ist über eine Öffnung 25 mit dem Endabschnitt des Sammelrohres 11 verbunden, der zu der Unterkühlstrecke 20 gehört. Innerhalb des Sammlers 13 ist noch ein Trockner-Filter-Element 26 angeordnet, das bei dem Ausführungsbeispiel das Steigrohr 22 derart umgibt, dass sämtliches Kältemittel durch das Trockner-Filter-Element 26 hindurchströmen muss.
Das innerhalb des Rohr-Rippen-Blockes 10 mäanderförmig nach oben strömende Kältemittel ist in dem dem Unterkühlabschnitt 20 benachbarten Bereich schon so weit abgekühlt, dass keine Gefahr eines Wärmeeintrages in die Unterkühlstrecke gegeben ist. Auch wenn der Fall gegeben sein sollte, dass der Luftmassestrom im unteren Bereich des Rohr-Rippen-Blockes 10 durch einen davor angeordneten Ladeluftkühler o.dgl. eingeschränkt ist und dieser Luftmassestrom auch eine erhöhte Temperatur hat, so ist dennoch hier die Kühlwirkung ausreichend, da auf jeden Fall eine relativ hohe Temperaturdifferenz noch zu dem heißen, gasförmigen Kältemittel in diesem Bereich besteht.
Da das Kältemittel relativ weit oben in den Sammler 13 gelangt, ergibt sich eine Mischungszone, in welcher sich der überhitzte Dampf und das flüssige Kältemittel gut mischen. Gegebenenfalls kann dieses Mischen noch durch einen Mischeinsatz, beispielsweise ein Sieb, verbessert werden. Der Flüssigkeitsspiegel in dem Sammler 13 kann relativ hoch ansteigen, ohne dass die Gefahr einer Vergrößerung der Unterkühlstrecke in den Kondensationsbereich besteht. Hierzu kann insbesondere die Öffnung 21 praktisch unmittelbar unter der Trennwand 18 angeordnet werden. In dem Sammler 13 entsteht ein thermostatisches Gleichgewicht zwischen Dampf und flüssigem Kältemittel.
Das Steigrohr 22 und die Trennwand 24 sowie ggf. der Trockner-Filter-Einsatz 26 werden vorteilhaft als eine Baueinheit oder ein Einsatz ausgebildet, der in den rohrförmigen Sammler 13 eingesteckt wird. Die Trennwand 24 kann in diesem Fall mit dem Steigrohr 22 fest und dicht verbunden sein. Zwischen der Trennwand 24 und der Innenwand des Sammlers 13 kann dann ein Dichtungsring vorgesehen werden, beispielsweise ein O-Ring. Das Steigrohr 22 kann sich nach unten mittels Abstützstiften an dem Boden des Sammlers 13 abstützen und ggf. auch oben mit einem Abstandshalter versehen werden. Es ist selbstverständlich auch möglich, das Steigrohr 22 selbst gegen den Boden des Sammlers 13 abzustützen und hierzu seinen unteren Bereich zu perforieren oder auf andere Weise zu öffnen, damit das Kältemittel in das Steigrohr 22 gelangt.
Der Trockner-Filter-Einsatz 26 wird bei einer abgewandelten Ausführungsform in der Kammer 23 angeordnet. Auch in diesem Fall kann er so angeordnet werden, dass das Kältemittel vollständig durch diesen Trockner-Filter-Einsatz 26 strömt.
Der gleiche Kondensator kann um 180° gedreht eingebaut werden, so dass dann die Unterkühlstrecke 20 unten liegt. In diesem Fall wird nur statt des Steigrohres 2 und der Trennwand 24 ein anderes Element eingesetzt, das dann eine Strömungsverbindung zwischen den Öffnungen 21 und 25 herstellt. In dieser Strömungsverbindung wird dann zweckmäßigerweise ein Filter und ein Trockner angeordnet.

Claims

Kondensator mit einem Rohr-Rippen-Block (10), der zwischen zwei seitlichen Sammelrohren (11,12) angeordnet ist, die in axialer Richtung mit einer oder mehreren Trennwänden (16, 17, 18, 19) unterteilt sind, um eine mäanderförmige Strömungsbahn für ein Kältemittel zu bilden, mit einem neben einem der Sammelrohre (11) angebrachten rohrförmigen Sammler (13) und mit einer oben befindlichen Unterkühlstrecke (20), wobei das Sammelrohr (11) neben dem Sammler (13) durch zumindest zwei Trennwände (17, 18) unterteilt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die mäanderförmige Strömungsbahn von unten nach oben ansteigt und oben in den Sammler (13) mündet, der mit einem Steigrohr (22) versehen ist, das im Bereich des Bodens des Sammlers (13) beginnt und oben in einer von dem übrigen Innenraum des Sammlers (13) abgetrennten Kammer (23) mündet, an die die Unterkühlstrecke (20) angeschlossen ist, wobei das Sammelrohr (11) neben dem Sammler (13) in einem Bereich zwischen zwei Trennwänden (17,18) mit einer Öffnung (21) zu dem Sammler (13) versehen ist und die Kammer (23) über eine Öffnung (25) mit einem Endabschnitt des Sammelrohrs (11) verbunden ist, welcher zu der Unterkühlstrecke (20) gehört.
Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das dem Sammler (13) gegenüberliegende Sammelrohr (12) im Bereich seines unteren Endes mit einem Zuführanschluss (14) für gasförmiges Kältemittel und im Bereich seines oberen Endes mit einem Abführanschluss (15) für flüssiges Kältemittel versehen ist.
Kondensator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Sammler (13) ein Trockner enthalten ist.
Kondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Sammler (13) ein Filter für das Kältemittel angeordnet ist.
Kondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Eintrittsöffnung (21) für Kältemittel zu dem Sammler (13) ein Mischeinsatz zugeordnet ist.
Kondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Steigrohr (22) und eine die Kammer (23) begrenzende Trennwand (24) als ein in den Sammler (13) eingebrachter Einsatz gestaltet sind.
Kondensator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz einen Trockner und/oder Filter (26) enthält.
Kondensator nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Steigrohr (22) des Einsatzes mit Abstützstiften auf dem Boden des Sammlers (13) abgestützt ist.