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Die Erfindung betrifft eine Rohranordnung für eine Klimatisierungseinrichtung, umfassend einen Grundkörper, in welchen mehrere Fluidkanäle und mehrere Öffnungen eingebracht sind.
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Eine derartige Rohranordnung ist beispielsweise aus der
US 2019/0039440 A1 bekannt. Derartige Rohranordnungen finden bevorzugt in der Elektromobilität Einsatz. Dort sind Klimatisierungseinrichtungen besonders hohen Anforderungen unterworfen. Einerseits ist der Bauraum besonders gering, so dass Klimatisierungseinrichtungen besonders kompakt ausgebildet sein müssen. Des Weiteren weisen Elektrofahrzeuge neben dem Innenraum mehrere zu klimatisierende Komponenten auf, beispielsweise die Elektromotoren, die Leistungselektronik, die Ladeeinheit und die elektrischen Speicherzellen.
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Elektrofahrzeuge haben einen optimalen Wirkungsgrad nur in einem begrenzten Temperaturspektrum, daher kann es erforderlich sein, dass in Abhängigkeit der klimatischen Bedingungen und der geforderten elektrischen Leistung die an die Klimatisierungseinrichtung angeschlossenen Komponenten erwärmt oder gekühlt werden müssen. Dies erfordert jedoch eine komplexe Ansteuerung der Komponenten und eine aufwendige Führung des Temperiermediums. Dementsprechend ist es erforderlich, die Klimatisierungseinrichtung mit mehreren Fluidkanälen und mehreren Ventilen auszurüsten. Aus dem Stand der Technik ist es hierzu bekannt, eine Rohranordnung mit einem Grundkörper bereitzustellen, in welchen mehrere Fluidkanäle eingebracht sind.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rohranordnung für eine Klimatisierungseinrichtung bereitzustellen, die besonders einfach an verschiedene Klimatisierungsaufgaben anpassbar ist.
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Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Auf vorteilhafte Ausgestaltungen nehmen die Unteransprüche Bezug.
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Die erfindungsgemäße Rohranordnung für eine Klimatisierungseinrichtung umfasst einen Grundkörper, in welchen mehrere Fluidkanäle und mehrere Öffnungen eingebracht sind, wobei in den Öffnungen zumindest ein Ventil und mehrere Anschlüsse angeordnet sind. Dementsprechend weist der Grundkörper mehrere Fluidkanäle auf, wobei einzelne Fluidkanäle jeweils mit zumindest zwei Öffnungen in Verbindung stehen. Es ist auch denkbar, dass Fluidkanäle innerhalb des Grundkörpers miteinander in Verbindung stehen. Die Ausgestaltung der Fluidkanäle erfolgt in Abhängigkeit der Anforderungen an die Klimatisierungseinrichtung.
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Neben den Ventilen und Anschlüssen ist darüber hinaus denkbar, dass in den Öffnungen zumindest ein Sensor angeordnet ist. Es ist auch denkbar, dass mehrere Sensoren in den Öffnungen angeordnet sind. Als Sensoren kommen insbesondere Drucksensoren, Temperatursensoren und Volumenstromsensoren in Betracht.
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Die Ventile und Anschlüsse können wahlweise in den Öffnungen befestigbar sein. Dies gilt gleichermaßen auch für die in den Öffnungen angeordneten Sensoren. In Abhängigkeit an die Anforderungen an die Klimatisierungseinrichtung können einzelne Öffnungen mit Ventilen und andere Öffnungen mit Anschlüssen versehen werden. In weitere Öffnungen können Sensoren eingebracht werden. Sollte eine geforderte Anordnung von Ventilen, Anschlüssen und Sensoren ergeben, dass diese nicht alle Öffnungen verschließen, ist es denkbar, die verbleibenden Öffnungen durch Verschlusselemente zu verschließen. Die Ventile können als Magnetventile ausgebildet sein und den Fluidkanal freigeben oder sperren. Des Weiteren ist es denkbar, dass zumindest eines der Ventile als Wegeventil ausgebildet ist. Dadurch ist es nicht nur möglich, einen Fluidkanal freizugeben oder zu sperren, sondern ein Fluid auch von einem Fluidkanal in einen anderen Fluidkanal umzulenken. Denkbar ist auch, dass zumindest ein Ventil als Überdruckventil oder Rückschlagventil ausgebildet ist.
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Je nach Anforderung an die Klimatisierung, beispielsweise je nach Anzahl der zu klimatisierenden Komponenten und in Abhängigkeit davon, ob Komponenten lediglich gekühlt oder gekühlt und erwärmt werden müssen, können die Öffnungen des Grundkörpers mit Ventilen und Anschlüssen bestückt werden. An die Anschlüsse wiederum können weitere Komponenten direkt angeschlossen werden. Beispielsweise können die Anschlüsse einen Schnellverbinder umfassen, so dass auf den Anschlüssen Rohrleitungen oder Schläuche befestigt werden können, beispielsweise durch Verrasten oder Verschrauben.
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Vorzugsweise umfasst die Rohranordnung zumindest drei Ventile. Insbesondere bei Elektrofahrzeugen ist eine aufwendige Klimatisierung mehrerer Komponenten erforderlich, so dass das Rohrleitungssystem der Klimatisierungseinrichtung mehrere Fluidleitungen mit anpassbaren Fluidströmungen erfordert, so dass die Rohranordnung zumindest drei Ventile aufweisen sollte.
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Der Grundkörper kann eine Aufnahme für eine Komponente der Klimatisierungseinrichtung aufweisen. Dabei kann die Aufnahme als Haltemittel ausgebildet sein und beispielsweise eine Befestigungsschelle oder dergleichen aufnehmen. Dadurch kann eine Komponente der Klimatisierungseinrichtung an der Rohranordnung befestigt werden, so dass sich eine besonders kompakte Klimatisierungseinrichtung ergibt. Denkbar ist auch, dass die Aufnahme ausgebildet ist, mehrere Komponenten der Klimatisierungseinrichtung aufzunehmen. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Aufnahme als Bohrung ausgebildet, in welche ein Gewinde eingebracht ist. Des Weiteren kann die Außenkontur des Grundkörpers abschnittsweise an die Komponente der Klimatisierungseinrichtung angepasst sein, so dass die Komponente besonders sicher und spielfrei an der Rohranordnung gehalten ist.
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Der Grundkörper kann integraler Bestandteil der Komponente sein. Bei dieser Ausgestaltung nimmt der Grundkörper die Komponente zumindest teilweise auf. Durch diese Ausgestaltung entsteht eine besonders kompakte Klimatisierungseinrichtung mit besonders kurzen Rohrleitungen. Eine besonders kompakte Ausgestaltung einer Klimatisierungseinrichtung ergibt sich, wenn der Grundkörper der Rohranordnung als Gehäuseteil der Komponente ausgebildet ist. Beispielsweise kann die Komponente als Akkumulator ausgebildet sein, wobei in den Grundkörper eine Öffnung eingebracht ist, wobei die Wand der Öffnung einen Teil der Außenwand des Akkumulators bildet.
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Durch die Integration der Komponente ist es möglich, eine besonders kompakte Klimatisierungseinrichtung mit besonders kurzen Leitungen auszubilden. Dies gilt bereits für die Ausgestaltung, bei der der Grundkörper lediglich eine Aufnahme für eine Komponente der Klimatisierungseinrichtung ausbildet. Insgesamt ist dabei besonders vorteilhaft, dass sich die Menge des erforderlichen Temperiermediums, beispielsweise des Kühlmittels, reduziert. Dabei ist denkbar, dass sich die Menge des erforderlichen Kühlmittels so weit reduziert, dass die Verwendung kostengünstiger und effizienter, aber brennbarer Kühlmittel wie Propan zulässig ist.
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Vorzugsweise ist der Grundkörper aus metallischem Werkstoff ausgebildet. Insbesondere im Zusammenhang mit der Integration der Komponente ist es vorteilhaft, wenn der Grundkörper als Gussteil ausgebildet ist. Ferner ist denkbar, den Grundkörper im Schmiede- oder Fräsverfahren auszugestalten. Komplexe Formgebungen des Grundkörpers lassen sich auch erzielen, wenn der Grundkörper als Extrusionsteil ausgebildet ist. Durch die Verwendung metallischen Werkstoffes ist die Rohranordnung auch für solche Klimatisierungseinrichtungen geeignet, die mit hohen Arbeitsdrücken einhergehen, beispielsweise einer Klimatisierungseinrichtung mit Kohlenstoffdioxid als Temperiermedium. Dabei ist insbesondere denkbar, die Rohranordnung aus Aluminium auszubilden. Bestehen nur geringe mechanische Anforderungen, kann die Rohranordnung aber auch aus Kunststoff ausgebildet sein.
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Zumindest ein Fluidkanal kann eine Wärmetauscherfunktionalität aufweisen. Insbesondere ist es denkbar, einen internen Wärmetauscher in die Rohranordnung zu integrieren. Die Wärmetauscherfunktionalität kann insbesondere mit einem aus wärmeleitendem Metall ausgebildetem Grundkörper realisiert werden. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn der Rohranordnung ein Akkumulator zugeordnet ist, welcher entweder an der Außenwand des Grundkörpers anliegt oder in den Grundkörper aufgenommen ist.
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Dabei kann der Grundkörper zur Ausgestaltung der Wärmetauscherfunktionalität zumindest abschnittsweise porös ausgebildet sein. Durch die poröse Ausgestaltung ergibt sich innerhalb des Fluidkanals eine sehr stark vergrößerte Oberfläche, was den Wärmeaustausch begünstigt. In diesem Zusammenhang ist denkbar, dass benachbarte Kanäle, zwischen denen ein Wärmeaustausch erfolgen soll, jeweils eine porös ausgebildete Wandung aufweisen. Daraus ergibt sich ein besonders guter Wärmeübergang. Die poröse Ausgestaltung der Begrenzungswände der Fluidkanäle erfolgt dabei derart, dass kein Austausch von Temperiermedium von einem Kanal in den anderen Kanal erfolgt.
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Einige Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Rohranordnung und der erfindungsgemäß Klimatisierungseinrichtung werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Diese zeigen, jeweils schematisch:
- 1 eine Rohranordnung in transparenter Darstellung;
- 2 eine Klimatisierungseinrichtung mit einer Rohranordnung gemäß 1;
- 3 eine weitere Ansicht der in 2 gezeigten Klimatisierungseinrichtung;
- 4 eine Rohranordnung mit Aufnahme für eine Komponente der Klimatisierungseinrichtung;
- 5 eine Klimatisierungseinrichtung mit einer Rohranordnung gemäß 4;
- 6 einen Grundkörper mit porös ausgebildeten Abschnitten im Schnitt.
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Die Figuren zeigen eine Rohranordnung 1 für eine Klimatisierungseinrichtung 20, wobei die Klimatisierungseinrichtung 20 wiederum Bestandteil eines Elektrofahrzeugs ist. Über die Klimatisierungseinrichtung 20 werden verschiedene Komponenten des Elektrofahrzeugs, beispielsweise die elektrischen Energiespeicher, die Elektromotoren, die Ladeeinheit und die Leistungselektronik sowie der Innenraum des Elektrofahrzeugs temperiert.
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Die Rohranordnung 1 umfasst einen Grundkörper 2 aus metallischem Werkstoff, vorliegend aus extrudiertem Aluminium. In den Grundkörper sind mehrere Fluidkanäle 3 und mehrere Öffnungen 4 eingebracht. In den Öffnungen 4 wiederum sind mehrere Ventile 5 und Anschlüsse 6 sowie Sensoren 7 angeordnet. Die Anschlüsse 6 sind als Schnellverbinder zur Aufnahme von Rohrleitungen oder Schläuchen ausgebildet. Die Sensoren 7 umfassen Temperatursensoren, Drucksensoren und Volumenstromsensoren. Die Ventile 5 sind als magnetische Schaltventile ausgebildet. Je nach Anforderung an die Rohranordnung 1 können aber auch Ventile 5 in Form von Wegeventilen, Überdruckventilen oder Rückschlagventilen zum Einsatz gelangen.
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1 zeigt eine Rohranordnung 1 mit einem Grundkörper 2, der mehrere Fluidkanäle 3 und mehrere Öffnungen 4 aufweist. Einige Öffnungen 4 sind durch Verschlusselemente verschlossen. In weitere Öffnungen 4 können Ventile 5, Anschlüsse 6 und Sensoren 7 eingebracht werden. Die Öffnungen 4 sind als Bohrungen ausgebildet, in welche Gewinde und Dichtflächen eingebracht sind. Die Ventile 5 und Anschlüsse 6 können dabei wahlweise in den Öffnungen 4 befestigt werden. Einige Öffnungen 4, welche nach der vollständigen Montage weder mit einem Ventil 5, noch mit einem Anschluss 6 oder einem Sensor 7 bestückt sind, sind durch Verschlusselemente 12 verschlossen, welche in die Öffnungen 4 eingeschraubt sind.
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2 zeigt eine Klimatisierungseinrichtung 20 mit einer Rohranordnung 1 gemäß 1 in der Vorderansicht und 3 zeigt die Klimatisierungseinrichtung 20 gemäß 2 in einer Rückansicht. Bei der vorliegenden Ausgestaltung sind in den Grundkörper 2 acht Ventile 5 eingebracht, welche in Kontakt mit den Fluidkanälen 3 stehen und die Strömung des in den Fluidkanälen 3 strömenden Temperiermediums beeinflussen. Mehrere Rohrleitungen sind an den Anschlüssen 6 befestigt. Die in den 2 und 3 gezeigte Klimatisierungseinrichtung 20 zeigt neben der Rohranordnung 1 eine Komponente 9 in Form eines Akkumulators und einen Wärmetauscher 19.
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Der Grundkörper 2 weist eine Aufnahme 8 für eine Komponente 9 der Klimatisierungseinrichtung 20 auf, wobei die Komponente 9 vorliegend der Akkumulator ist. Hierzu sind in den Grundkörper 2 Aufnahmen 8 in Form von Gewindebohrungen eingebracht und die Komponente 9 ist mittels einer Befestigungsschelle an der Rohranordnung 1 befestigt.
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4 zeigt eine weitere Ausgestaltung der Rohranordnung 1, bei welcher der Grundkörper 2 integraler Bestandteil der Komponente 9 ist. Hierzu ist in den Grundkörper 2 eine Ausnehmung 11 eingebracht, welche die Komponente 9 aufnimmt. Dabei bildet der Grundkörper 2 einen Gehäuseteil 10 der Komponente 9 aus, bei der vorliegenden Ausgestaltung bildet die Wandung der Ausnehmung 11 einen Gehäuseteil 10 der Komponente 9 in Form der Außenwand. Der Grundkörper 2 besteht aus metallischem Werkstoff, vorliegend aus Aluminium, und ist als Gussteil ausgebildet.
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5 zeigt die in 4 dargestellte Rohranordnung 1, wobei in die Ausnehmung 11 eine Komponente 9, vorliegend ein Akkumulator, eingesetzt ist. Die Innenwand der Ausnehmung 11 bildet dabei einen Gehäuseteil 10 der Komponente 9 aus. Dadurch ist die Komponente 9 integraler Bestandteil der Rohranordnung 1. In die Öffnungen 4 des Grundkörpers 2 sind acht Ventile 5 eingebracht. Des Weiteren ist der Grundkörper 2 mit Sensoren 7 in Form von Temperatursensoren, Drucksensoren und Volumenstromsensoren ausgerüstet. Die Rohranordnung 1 ist Teil einer Klimatisierungseinrichtung 20, wobei vorliegend neben der Rohranordnung 1 und dem Akkumulator ein Wärmetauscher 19 dargestellt ist.
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6 zeigt die in 5 gezeigte Rohranordnung 1 im Schnitt. Bei der vorliegenden Ausgestaltung ist der Grundkörper 2 zur Ausgestaltung einer Wärmetauscherfunktionalität in Abschnitten 13 porös ausgebildet. Die poröse Ausgestaltung des Grundkörpers 2 erfolgt dabei in Abschnitten 13, aus welchen Fluidkanäle 3 ausgebildet sind, so dass diese in den Abschnitten 13 eine stark vergrößerte innere Oberfläche aufweisen. Dadurch können die Fluidkanäle 3 große Wärmemengen austauschen, was insbesondere für benachbarte Fluidkanäle 3 gilt. Durch diese Ausgestaltung ergibt sich innerhalb des Grundkörpers 2 ein interner Wärmetauscher, wobei der interne Wärmetauscher integral mit dem Grundkörper 2 ausgebildet ist. Dadurch weist zumindest ein Fluidkanal 3 eine Wärmetauscherfunktionalität auf.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2019/0039440 A1 [0002]
