DE4238853C2 - Kondensator für eine Klimaanlage eines Fahrzeuges - Google Patents
Kondensator für eine Klimaanlage eines FahrzeugesInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Kondensator für eine Klimaanlage
eines Fahrzeuges, der einen Rohr-Rippenblock enthält, welcher
beidseits mit Sammelrohren versehen ist, die mittels Trenn
wänden derart unterteilt sind, dass der Rohr-Rippenblock ei
nen oberen Kondensierabschnitt für Kältemittel und einen un
teren Unterkühlabschnitt für Kältemittel bildet, wobei neben
einem der Sammelrohre und parallel dazu ein rohrförmiger
Sammler angeordnet ist, der mit diesem Sammelrohr in Verbin
dung steht.
Bei einem bekannten Kondensator der eingangs genannten Art
(EP 0 480 330 A2, Fig. 43, und 45) steht der parallel neben
einem Sammelrohr angeordnete Sammler mit diesem Sammelrohr
derart in Verbindung, dass der Sammler eine Art "toten" Arm
zu dem Sammelrohr bildet. Von der Kältemittelströmung zwi
schen dem Kondensierabschnitt und dem Unterkühlabschnitt wird
überschüssiges Kältemittel in den Sammler abgezweigt. Bei ei
nem Ausführungsbeispiel ist im Bereich der Böden des Sammel
rohres zur Herstellung der Verbindung ein Spalt belassen. Bei
einem anderen Ausführungsbeispiel ist der untere Bereich ei
ner Trennwand zwischen Sammelrohr und Sammler perforiert.
Es ist auch ein Kondensator bekannt (US 5 159 821 A), bei
welchem das Sammelrohr über ein an seinen Boden anschließen
des U-förmiges Rohr mit dem parallel dazu angeordneten Samm
ler in Verbindung steht. Das Rohr ist in seinem oberen, im
Sammler befindlichen Bereich perforiert, so dass aus diesem
Bereich das flüssige Kältemittel austritt, das dann im unte
ren Bereich des Sammlers abgesaugt wird.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, daß
das Sammelrohr und der dazu parallele Sammler als ein Doppel
rohr ausgebildet sind, in dessen die beiden Rohrkammern tren
nende Wand die Verbindungsöffnungen angebracht sind. Damit er
gibt sich eine äußerst kompakte Bauweise, die keine nach außen
abzudichtenden Verbindungs- oder Anschlußstellen enthält.
Bei einer ersten Ausführungsform wird vorgesehen, daß das Dop
pelrohr aus wenigstens zwei Blechprofilen zusammengefügt ist.
Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird vorgese
hen, daß das Doppelrohr aus Blechprofilen und einem extrudier
ten Verbindungsprofil zusammengesetzt ist. Bei beiden Ausfüh
rungsformen erfolgt zunächst eine Vormontage und dann ein Ver
löten der einzelnen Elemente in einem Ofen.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird vorgese
hen, daß das Doppelrohr ein extrudiertes Zwei-Kammer-Rohr ist.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, daß
die als Sammler dienende Rohrkammer gegenüber der Ebene des
Rohr-Rippenblockes versetzt angeordnet ist. Diese versetzte An
ordnung kann zu erheblichen Einbauvorteilen führen, insbeson
Es ist weiter bekannt (JP-Abstracts 4-121562 A) in dem unte
ren Bereich eines Sammelrohres eine Verbindungsöffnung zu ei
nem parallel dazu angeordneten Sammler vorzusehen. In dem un
teren Bereich des Sammlers befindet sich eine nach oben offe
ne Hülse. Die Hülse bildet eine mittels eines Filters 34 ab
gedeckte Öffnung, durch die Kältemittel in diese Hülse
strömt. In diese Hülse ragt von oben eine Saugleitung, durch
die hindurch das Kältemittel aus der in dem Sammler befindli
chen Hülse abgesaugt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kondensator
der eingangs genannten Art so auszubilden, dass relativ große
konstruktive Freiheiten bezüglich der Ausbildung des Konden
sierabschnittes und insbesondere des Unterkühlabschnittes be
stehen, wobei sichergestellt wird, dass dem Unterkühlab
schnitt ausschließlich flüssiges Kältemittel zuströmt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß, dadurch gelöst, dass der Sammler eine
Strömungsverbindung zwischen dem Kondensierabschnitt und dem
Unterkühlabschnitt bildet und über eine erste Verbindungsöff
nung mit dem Kondensierabschnitt und über eine zweite Verbin
dungsöffnung mit dem Unterkühlabschnitt in Verbindung steht.
Die erfindungsgemäße Ausbildung erlaubt einerseits größere
konstruktive Freiheiten, während andererseits sichergestellt
ist, dass innerhalb des Sammlers eine sehr gute Trennung zwi
schen gasförmigem und flüssigem Kältemittel erhalten wird,
wobei ausschließlich flüssiges Kältemittel zu dem Unterkühl
abschnitt strömt. Gleichzeitig bildet der Sammler eine Aus
gleichskammer, in welcher überschüssiges Kältemittel zwi
schengespeichert werden kann.
dere wenn der Kondensator zwischen einer Lüfterzarge und einem
Kühler für die Motorflüssigkeit eines Fahrzeuges im Motorraum
angeordnet ist, in welchem üblicherweise nur wenig Bauraum zur
Verfügung steht.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung der in der Zeichnung dargestell
ten Ausführungsform.
Fig. 1 zeigt einen Vertikalschnitt (entlang der Linie I-I
der Fig. 2) durch einen erfindungsgemäßen Konden
sator,
Fig. 2 eine Draufsicht auf den Kondensator der Fig. 1,
Fig. 3 eine Draufsicht auf eine abgewandelte Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Kondensators mit seiner in
ein Kraftfahrzeug eingebauten Position bezüglich wei
terer Elemente,
Fig. 4 und 5
abgewandelte Ausführungsformen für ein aus Blechpro
filen zusammengesetzes Doppelrohr, das als Sammelrohr
und Sammler dient,
Fig. 6 und 7
Ansichten von als Sammelrohr und als Sammler dienen
den Doppelrohren, die als extrudierte Rohre herge
stellt sind,
Fig. 8 und 9
Draufsichten auf die als Sammelrohr und als Sammler
dienende Doppelrohre, die jeweils aus einem Verbin
dungsprofil und daran befestigten Blechprofilen be
stehen.
Fig. 10 einen vertikalen Teilschnitt durch den unteren Be
reich einer abgewandelten Ausführungsform eines Kon
densators mit integriertem Sammler, und
Fig. 11 einen Querschnitt durch Sammelrohr und Sammler im
Bereich einer Verbindungsöffnung.
Der in Fig. 1 und 2 dargestellte Kondensator besitzt einen
Rohr-Rippenblock (10) mit horizontal liegenden Flachrohren (11)
und dazwischen angeordneten Rippen (12). Die Flachrohre (11)
münden in Sammelrohren (13, 14), die beidseits über die gesamte
Höhe des Rohr-Rippenblockes (10) laufen. Das in der Zeichnung
linke Sammelrohr (13) ist mit einem Zulaufanschluß (15) für von
einem Verdichter kommenden gasförmigen Kältemittel versehen.
Das gleiche Sammelrohr (13) ist außerdem mit einem Anschluß
(16) für eine Leitung versehen, über die flüssiges Kältemittel
zu einem Expansionsventil transportiert wird.
Die beiden Sammelrohre (13, 14) sind durch Trennwände (17, 18)
in vertikaler Richtung unterteilt, die den Rohr-Rippenblock
(10) in einen oberen Kondensierabschnitt für das kondensierende
gasförmige Kältemittel und einen Unterkühlabschnitt für das
bereits flüssige Kältemittel unterteilen. Die beiden Trennwände
(17, 18) befinden sich auf gleicher Höhe. Die Sammelrohre (13,
14) sind in dem oberhalb der Trennwände (17, 18) liegenden Kon
densierabschnitt mittels weiterer Zwischen-Trennwände (19, 20;
21, 22) derart unterteilt, daß das gasförmige Kältemittel einen
mäanderförmigen Weg in dem Kondensierabschnitt beschreibt, wo
bei der Strömungsquerschnitt mit zunehmender Abkühlung entspre
chend dem sich dabei verringernden Volumen des gasförmigen Käl
temittels ebenfalls verringert ist.
An eines der Sammelrohre (in der Zeichnung an das rechte Sam
melrohr 14) ist ein Sammler (23) angeschlossen, der über eine
Verbindungsöffnung (24) an den unteren Austrittsbereich des
Kondensierabschnittes angeschlossen ist. In dem Sammler (23)
sammelt sich flüssiges Kältemittel bis zu einem gewissen Ni
veau. Darüber befindet sich gasförmiges Kältemittel. Der Samm
ler (23) bewirkt durch seine Funktion als Dampfabscheider und
Füllmengenreservoir, daß der Zustand des aus der Verbindungs
öffnung (24) in den Sammler (23) übertretenden Kältemittels im
wesentlichen gesättigt ist, d. h. das Kältemittel bereits dort
also vollständig kondensiert ist.
Der Sammler (23) ist über eine Verbindungsöffnung (25), die
sich im Bereich des Bodens besonders befindet, mit dem Unter
kühlabschnitt verbunden, in welchem flüssiges Kältemittel un
terkühlt wird. Die Sammelrohre (13, 14) sind in dem Unterkühl
abschnitt durch jeweils eine Zwischen-Trennwand (26, 27) unter
teilt, so daß sich ein Z-förmiger Strömungsweg für das flüssige
Kältemittel von der Verbindungsöffnung (25) zu dem Austrittsan
schluß (16) ergibt.
Die Sammelrohre (13, 14) sind oben und unten durch Abschlußwän
de (28, 29, 30, 31) verschlossen. Dabei bilden die Abschlußwän
de (30, 31) des Sammelrohres (14) auch gleichzeitig die oberen
und unteren Abschlußwände für den an das Sammelrohr (14) ange
setzten rohrförmigen Sammler (23).
Wie in Fig. 1 dargestellt ist, ist innerhalb des Sammlers (23)
eine Trocknerpatrone (32) angeordnet. Bei dem Ausführungsbei
spiel nach Fig. 1 ist die Trocknerpatrone (32) nicht aus dem
Sammler (23) herausnehmbar. Bei einer abgewandelten Ausführungs
form wird vorgesehen, daß die Verschlußwand (31), d. h. der Bo
den des Sammlers (23), mit einem Gewindestutzen versehen ist,
in den ein den Durchmesser der Trocknerpatrone (32) entspre
chender Deckel dichtend eingeschraubt ist. Bei dieser Ausfüh
rungsform ist dann der Trockner (32) aus dem Sammler heraus
nehmbar und austauschbar.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und 2 besteht das in
der Zeichnung linke Sammelrohr aus zwei Blechprofilen (33, 34)
von etwa halb-ovalem Querschnitt, deren Ränder sich überlappen.
Auch das in der Zeichnung rechte Sammelrohr (14) ist aus zwei
Blechprofilen (35, 36) zusammengesetzt, die einander überlap
pen. Das Blechprofil (35) ist mit verlängerten Rändern (37)
versehen, die Anschlußflächen für den Sammler (23) bilden, der
aus einem im wesentlichen zylindrisch gebogenen Blechprofil be
steht.
Der gesamte Kondensator ist so aufgebaut, daß er in der bisher
beschriebenen Form vormontiert werden kann, wobei die einzelnen
Elemente bereits kraft- oder formschlüssig zusammenhalten. In
dieser zusammengebauten oder vormontierten Gestalt wird der
Kondensator in einen Lötofen verbracht, in welchem ein Verlöten
und damit eine feste und dichte Verbindung zwischen den einzel
nen Elementen erfolgt. Hierzu sind die einzelnen Elemente in
bekannter Weise mit einer Lotplattierung versehen.
In Kraftfahrzeugen ist es allgemein üblich, daß ein Kondensa
tor, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist, in Fahrtrichtung vor
einem Kühler (40) für das Motorkühlmittel angeordnet ist. Vor
dem Kondensator befindet sich dann noch ein Gebläse mit einer
Lüfterzarge (41). Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 ist der
Sammler (23') derart an das Sammelrohr (14') angesetzt, daß er
versetzt gegenüber der Ebene des Rohr-Rippenblockes (10) ist.
Dadurch ist es möglich, den rohrförmigen Sammler (23') an dem
Sammelrohr (14') anzubringen, ohne daß die bisherigen Einbau
maße verändert werden müssen. Dabei ist es selbstverständlich
auch möglich, den Sammler (23') noch weiter im Uhrzeigersinn
verdreht gegenüber dem Sammelrohr (14') anzuordnen, daß der
Rohr-Rippenblock (10) mit dem Sammelrohr (14) noch dichter an
den Kühler (40) herangerückt werden kann. Darüber hinaus ist es
möglich, den Sammler (23') mit einer Kontur zu versehen, die
mit Abstand den angedeuteten Wasserkasten (42) des Kühlers um
gibt.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 ist vorgesehen, daß das
Sammelrohr (14") mit dem angeformten Sammler (23") ähnlich
wie Fig. 1 aus drei Blechprofilen zusammengesetzt ist. Bei die
ser Ausführungsform ist jedoch das den Sammler (23") bildende
Blechprofil mit abgekanteten Laschen versehen, die sich von
außen an das Sammelrohr (14") anlegen und dort mit diesem
dichtend verlötet werden.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 ist vorgesehen, daß das
Sammelrohr (14''') und der Sammler (23''') nur aus zwei Blech
profilen (35 und 43) gebildet ist. Das Blechprofil (35) ent
spricht in seiner Form dem in Fig. 1 und 2 verwendeten Blech
profil (35). Das den Sammler (23''') bildende Blechprofil ist
ein geschlossenes Rohr (43), das in dem dem Sammelrohr (14''')
zugewandten Bereich eine Abflachung aufweist. Selbstverständ
lich ist es auch möglich, ein vollständig zylindrisches Rohr
oder auch ein rechteckiges oder quadratisches oder sonstig ge
formtes Rohrs zu verwenden.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 6 ist ein extrudiertes Doppel
rohr (44) vorgesehen, das mit einer Rohrkammer ein Sammelrohr
und mit einer anderen Rohrkammer den Sammler bildet.
Wie in Fig. 7 dargestellt ist, kann ein Doppelrohr (45) vorgese
hen werden, das ein asymmetrisches Profil aufweist, sofern dies
aus Einbaugründen vorteilhaft ist.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 8 ist ein extrudiertes Zwi
schenprofil (46) vorgesehen, das mit in vertikaler Richtung
verlaufenden Aufnahmeschlitzen (47, 48) versehen ist, in die
die Ränder von etwa halbovalen Blechprofilen (49, 50) eingesetzt
sind, die ein Sammelrohr und einen Sammler bilden.
Das gleiche Prinzip nach Fig. 8 ist auch bei der im Ausführungs
beispiel nach Fig. 9 vorgesehen, d. h. mittels eines extrudierten
Verbindungsprofils (51) werden zwei Blechprofile (52, 53) zu
sammengefügt, die ein Sammelrohr und einen Sammler bilden. Das
Verbindungsprofil (51) ist mit in vertikaler Richtung verlau
fenden Aufnahmeschlitzen (54, 55) versehen, in die die Ränder
der Blechprofile (52, 53) eingesteckt sind.
Wie schon erwähnt wurde, sorgen die in Abstand zueinander ange
ordneten Verbindungsöffnungen (24, 25) zwischen dem Sammelrohr
(14) und dem Sammler (23) dafür, daß der Sammler von dem Kühl
mittel durchströmt wird. Um sicher zu stellen, daß der Unter
kühlabschnitt von der Verbindungsöffnung (25) möglichst nur
flüssiges Kühlmittel erhält, muß der Sammler (23) in möglichst
idealer Weise auch die Funktion eines Flüssigkeitsabscheiders
erfüllen. Die Wirkung des Sammlers (23) besteht dann darin, daß
sich abhängig vom Betriebszustand ein unterschiedlicher Flüs
sigkeitsstand im Sammler (23) ausbildet, der dem Kondensations
druck und damit die zugehörige Kondensationstemperatur so be
einflußt, daß der Zustand des durch die Verbindungsöffnung (24)
in den Sammler (23) zuströmenden Kältemittels in allen Betriebs
zuständen weitgehen ebenfalls flüssig gesättigt ist. Die
schlanke Bauweise des Sammlers (23) kann dazu führen, daß in
folge hoher Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittel-Massen
stroms im Sammler (23) von der Verbindungsöffnung (24) zur Ver
bindungsöffnung (25) Gasblasen nach unten mitgerissen werden
können, wodurch die gewollte, möglichst gute Phasentrennung und
damit die Trennung des Kondensatormoduls in Kondensationsab
schnitt und Unterkühlabschnitt beeinträchtigt würde. Um dies zu
verhindern, wird gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 10 und
11 vorgesehen, daß die Verbindungsöffnung (24) so gestaltet
ist, daß sie einen Flüssigkeitswirbel erzeugt, wodurch sich die
schwereren Flüssigkeitsbestandteile des Kältemittel-Massen
stroms nach außen bewegen und dann an der Innenwandung nach
unten strömen, während die leichteren Gasbestandteile im Zen
trum bleiben und nach oben wandern. Hierzu ist die Verbindungs
öffnung (24) als eine Stanzöffnung ausgebildet, aus der eine
als Führungsmittel dienende Lasche (56) herausgeklappt ist. Die
Lasche (56) ist zu der anschließenden Innenwandung des Sammlers
(23) gerichtet, so daß das Kältemittel mit einem Wirbel in den
Sammler einströmt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
besitzt der Sammler (23) einen im wesentlichen zylindrischen
Querschnitt, wobei die Lasche (56) annähernd tangential gerich
tet ist.
Wie in Fig. 10 dargestellt ist, ist es möglich, die untere Ver
bindungsöffnung (25), durch welche hindurch Kältemittel aus dem
Sammler (23) zu dem Unterkühlabschnitt strömt, in entsprechen
der Weise auszubilden. Zweckmäßig wird hier dabei vorgesehen,
daß die Lasche (57) gegensinnig ausgeklappt ist, so daß das
flüssige Kältemittel mit einer gleichsinnigen Strömung abströmt.
Wie ferner in Fig. 10 dargestellt ist, sind das Sammelrohr (14)
und der daran anschließende Sammler (23) mittels eines gemein
samen Deckels (58) verschlossen, der mit den Konturen von Sam
melrohr (14) und Sammler (23) entsprechenden Schlitzen versehen
ist, so daß dieser Deckel (58) auf die Enden von Sammelrohr
(14) und Sammler (23) aufgesteckt wird und mit diesen verlötet
wird. Im Bereich des Sammlers (23) ist der Deckel (58) mit
einer Gewindebohrung versehen, in die ein Verschlußstopfen (59)
eingeschraubt ist. Zwischen Verschlußstopfen (59) und dem
Deckel (58) ist ein Dichtungsring (60) eingelegt, insbesondere
ein O-Ring. Der Trockner (32) besteht aus in ein Säckchen einge
fülltem Trocknergranulat. Dieser Trockner kann, nach Lösen des
Verschlußstopfens (59) ausgetauscht werden. Zwechmäßigerweise
ist der Trockner (32) in axialer Richtung so kurz gehalten, so
daß er nicht in den Bereich der Verbindungsöffnung (24) er
reicht, so daß dort durch den Trockner (32) die Wirbelbildung
in dem Sammler (23) nicht verhindert wird.
Claims (9)
1. Kondensator für eine Klimaanlage eines Fahrzeuges, der
einen Rohr-Rippenblock enthält, welcher beidseits mit Sammel
rohren versehen ist, die mittels Trennwänden derart unter
teilt sind, daß der Rohr-Rippenblock einen oberen Kondensier
abschnitt für Kältemittel und einen unteren Unterkühlab
schnitt für Kältemittel bildet, wobei neben einem der Sammel
rohre und parallel dazu ein rohrförmiger Sammler angeordnet
ist, der mit diesem Sammelrohr in Verbindung steht,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Sammler (23) eine Strömungsverbindung zwischen dem Kon
densierabschnitt und dem Unterkühlabschnitt bildet und über
eine erste Verbindungsöffnung (24) mit dem Kondensierab
schnitt und über eine zweite Verbindungsöffnung (25) mit dem
Unterkühlabschnitt in Verbindung steht.
2. Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Sammelrohr (14) und der dazu parallele Sammler (23) als ein
Doppelrohr ausgebildet sind, in dessen
trennender Wand die Verbindungsöffnungen (24, 25) angebracht
sind.
3. Kondensator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das Doppelrohr aus wenigstens zwei Blechprofilen (35, 36,
38; 35, 43) zusammengefügt ist.
4. Kondensator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das Doppelrohr aus Blechprofilen (49, 50; 52, 53) und einem
extrudierten Verbindungsprofil (46; 51) zusammengesetzt ist.
5. Kondensator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das Doppelrohr ein extrudiertes Zwei-Kammer-Rohr (44, 45)
ist.
6. Kondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß in dem Sammler (23) ein Trockner (32) ange
ordnet ist.
7. Kondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß der rohrförmige Sammler (23')
gegenüber der Ebene des Rohr-Rippenblockes (10) versetzt ange
ordnet ist.
8. Kondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß wenigstens die erste Verbindungsöffnung
(24), die von dem Kondensatorabschnitt zu dem Sammler (23)
führt, einen Austritt mit einer in dem Sammler (23) einen Strömungs
wirbel erzeugenden Form aufweist.
9. Kondensator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß der Austritt der Verbindungsöffnung (24) mit einem Füh
rungselement (56) versehen ist, das hin zu einer an die Verbin
dungsöffnung anschließenden Wand des Sammlers (23) gerichtet ist.
Priority Applications (9)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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