DE4333421C2 - Zuführungsanordnung für das Kältemittel einer Kraftfahrzeugklimaanlage zu einer Mehrkreisverdampfereinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zuführungsan­ ordnung für das Kältemittel einer Kraftfahrzeugklimaanlage zu einer Mehrkreis-Verdampfereinrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.

Bei derartigen Zuführungsanordnungen besteht das Problem, hinter der Expansionsdrossel für das Kältemittel, die meist als regelbares Expansionsventil ausgebildet ist, eine Entmischung des aus den beiden Phasen Flüssigkeit und Gas bestehenden Kältemittels, welches aus der Expansionsdros­ sel austritt, vor Eintritt in die von einem Verteiler abge­ henden Kanäle zu einer entsprechenden Anzahl einzelner Kreise der Mehrkreis-Verdampfereinrichtung zu vermeiden. Denn bei einer Entmischung, die nur beispielsweise aufgrund der Einwirkung von Schwerkraft erfolgen kann, würde es sonst zu ei­ ner unterschiedlichen Flüssigkeitsbeaufschlagung der einzel­ nen Kreisläufe der Verdampfereinrichtung kommen, mit dem Er­ gebnis, daß dann der Wirkungsgrad in der Verdampfereinrich­ tung deutlich unterschiedlich ist und damit im ganzen dra­ stisch herabgesetzt wird.

Bisher hat man für diesen Zweck hinter der Expansi­ onsdrossel und unmittelbar vor dem Verteiler nach älterer Technik eine Drossel und nach neuerer Technik eine Venturi- Düse oder eine ähnliche Strömungsverengung vorgesehen. Die Anordnung einer Venturi-Düse ist aus der US-PS 2 803 116 be­ kannt. Ein Vergleich der Wirkungsweise einerseits der älteren Drosseln und andererseits der Venturi-Düsen ist aus einem Prospekt der Firma Flica sowie aus einem Prospekt der Firma Alco zu entnehmen. So­ wohl bei Anordnung einer Drossel als auch bei Anordnung einer Venturi-Düse o. dgl. wird bereits entmischtes zweiphasiges Kältemittel durch Beschleunigung wieder vermischt. Die Anord­ nung einer Drossel bedeutet jedoch im Vergleich mit einer Venturi-Düse einen höheren Druckverlust, so daß in neuerer Zeit fast durchgängig Venturi-Düsen o. dgl. für diesen Zweck in Einsatz kommen. Ein weiterer Nachteil einer Drossel ist auch darin zu sehen, daß sie besonders entmischungsempfind­ lich bei horizontaler Leitungsanordnung ist und außerdem we­ gen der Notwendigkeit, ein eigenes Drosselelement in das Lei­ tungssystem einbauen zu müssen, einen höheren Fertigungs- und Montageaufwand bedeutet.

Die von einer Drossel oder von einer Venturi-Düse od. dgl. bewirkte Beschleunigung des Kältemittels führt jedoch zu Strömungsgeräuschen, die als störend empfunden werden können.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Zuführungsanordnung der hier in Frage stehenden Art zu schaffen, ohne daß die Gleichmäßigkeit der Kältemittelauftei­ lung auf die einzelnen Kreise der Mehrkreis-Verdampferein­ richtung merklich beeinträchtigt wird.

Diese Aufgabe wird bei einer Zuführungsanordnung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 durch des­ sen kennzeichnenden Merkmale gelöst.

Bei einer Kraftfahrzeugklimaanlage kann man erfah­ rungsgemäß mit drei bis sechs Kreisen in der Mehrkreis-Ver­ dampfereinrichtung auskommen.

Grob gesagt bedeutet die neue geometrische Ausle­ gung der Zuführungsanordnung, daß auf eine Drosselung oder venturi-rohrartige Beschleunigung des Kältemittels im wesent­ lichen völlig verzichtet wird. So kann man im Grenzfall sogar die Rohrverbindung zwischen der Expansionsdrossel und dem Verteiler im Rahmen der Erfindung als querschnittskonstantes zylindrisches Rohr ausbilden. Bevorzugt wird jedoch eine An­ ordnung, bei der immer noch eine relativ geringe Engstelle in Strömungsrichtung vor dem Verteiler in dessen Nachbarschaft vorgesehen ist, und zwar teils aus Fertigungsgründen ein­ schließlich Überlegungen hinsichtlich des Außendurchmessers, teils aus Gründen der Geräuschvermeidung. In allein Fällen geht die Erfindung dabei von der Erkenntnis aus, daß das zweiphasige Kältemittel in Strömungsrichtung unmittelbar hin­ ter der Expansionsdrossel noch über dem Querschnitt der Rohr­ verbindung homogen gemischt ist und eine bestimmte Länge braucht, ehe eine schädliche Entmischung auftritt. Die Maße der zulässigen Einengung an der Engstelle, die immer unter den üblichen Einengungen bei Drosseln oder Venturi-Düsen lie­ gen sollen, hängen dabei von der Anzahl der vom Verteiler ab­ gehenden Kanäle ab, die in der Praxis stets mit über ihre Länge konstanten und untereinander gleichem Querschnitt, meist als Kreisrohre, gefertigt werden. Der im Rahmen der Er­ findung genannte Verhältnisfaktor F, welcher das Maß einer Querschnittseinschnürung an der Engstelle im Vergleich zur Summe der Querschnitte der vom Verteiler abgehenden Kanäle beschreibt, ergibt sich dabei nach der im Anspruch 1 angege­ benen Formel für die betrachteten Anzahlen von abgehenden Ka­ nälen, z. B. bei einem hydraulischen Durchmesser der abgehenden Kanäle von di = 3 mm, tabellarisch etwa wie folgt:

Faktor F
3 abgehende Kanäle:
1,05
4 abgehende Kanäle:	0,8
5 abgehende Kanäle:	0,65
6 abgehende Kanäle:	0,55

Es hat sich gezeigt, daß im Rahmen der Erfindung eine drastische Geräuschreduzierung ohne zusätzlichen Ferti­ gungsaufwand, etwa vergleichbar mit dem Fertigungsaufwand der Gestaltung einer Venturi-Düse, möglich ist. Es bestand in der Fachwelt demzufolge offenbar ein Vorurteil darin, statt der möglichen zylindrischen Rohrverbindung oder einer nur relativ kleinen Querschnittsverringerung in Richtung zur Engstelle gemäß der Erfindung ausgeprägte Geschwindigkeitsbeschleuni­ gungsmaßnahmen vorsehen zu müssen.

Der im Rahmen der Erfindung noch zugelassene Ent­ mischungsgrad des Anteils der flüssigen Phase um höchstens ±20% ist dabei noch relativ hoch gewählt und kann noch deut­ lich unterschritten werden, ohne daß dabei Schwierigkeiten bei der Gestaltung der erfindungsgemäßen Zuführungsanordnung entstehen. Insbesondere ist dabei vorgesehen, daß die maxima­ le Länge der Rohrverbindung höchstens das Dreifache, vorzugs­ weise das Ein- bis Zweifache des hydraulischen Durchmessers der Rohrverbindung ausmacht, wobei ein hydraulischer Durch­ messer der Rohrverbindung im Falle einer vorhandenen Eng­ stelle auf einen Bereich nahe der Expansionsdrossel in Strö­ mungsrichtung vor der Engstelle bezogen wird. Insbesondere, aber nicht ausschließlich, ist dabei an solche Strukturen ge­ dacht, bei denen sich die Rohrleitungsverbindung in Richtung zum Verteiler konisch bis zur Engstelle verjüngt. Man kann jedoch auch einen anderen Verlauf der allmählichen Einengung zu einer Engstelle vorsehen. Zwischen der Expansionsdrossel einerseits und dem Beginn der Querschnittsverengung der Rohr­ verbindung andererseits kann man dabei problemlos eine norma­ le zylindrische Leitung vorsehen.

Die konische Verjüngung hat fertigungsmäßig den Vorteil, besonders einfach durch einen Formbohrer bewerkstel­ ligt werden zu können. Zweckmäßig wird dabei eine Einengung der Engstelle nur bis auf eine Hüllkurve um die abgehenden Kanäle vorgenommen, wobei jedoch unter Umständen ein noch größerer Querschnitt denkbar ist. Im Vordergrund steht dabei, daß beim Übergang der Rohrleitungsverbindung in den Verteiler möglichst kein Geräusch durch Aufprallflächen aufströmendes Kältemittel erzeugt wird.

Ein deutliches Störungsgeräusch kann immer noch bei solchen auf dem Markt befindlichen gattungsgemäßen Zufüh­ rungsanordnungen entstehen, bei denen eine Venturi-Düse da­ durch angenähert wird, daß an einen sich in Strömungsrichtung stark verjüngenden Teilungsabschnitt ein zylindrischer Ab­ schnitt anschließt, der über seine ganze Länge die Engstelle bildet, von der die abgehenden Kanäle des Verteilers ausge­ hen. Diese Anordnung führt selbst dann, wenn die Engstelle schon in der Nähe der erfindungsgemäßen Bemessung mit dem Faktor F liegt zu erheblich größeren Strömungsgeschwindig­ keiten und damit Geräuschen als bei der Erfindung, wenn bei dieser die konische Einengung allmählich bis zu einer Eng­ stelle erfolgt, die praktisch keine Längserstreckung hat. Denn bei der bekannten Anordnung bewirkt der rasche konische Übergang in den zylindrischen Abschnitt der Engstelle effek­ tiv in dieser eine zusätzliche Strömungseinschnürung mit totraumartiger Wirbelbildung ohne nennenswerten Durchfluß entlang der zylindrischen Innenwand der Engstelle.

Die Ansprüche 5 bis 8 betreffen dann unterschied­ lich weite Eindringtiefen eines konischen Formbohrers in den Gehäuseblock, in den dann die einzelnen Kanäle des Verteilers stromabwärts ausgebildet sind. Je tiefer man in diesen Gehäu­ seblock bohrt, um so geringer ist die erforderliche Einengung an der Engstelle, wobei wie erwähnt im Grenzfall sogar ein voll zylindrischer Eingangsbereich in den Verteiler entspre­ chend dem vorhergehenden zylindrischen Rohr möglich ist. Der zylindrische Eingriff führt jedoch zu fertigungstechnischen Problemen, die nur mit etwas höherem Aufwand gelöst werden können. Besonders erwähnenswert ist hier die vom Preislichen freie Gestaltung des zwischen den einzelnen abgehenden Kanä­ len im Gehäuseblock stehen bleibenden Zentralbereichs in Fluchtung mit der Achse der Rohrverbindung. Dort kann es ins­ besondere dann zu Störungen und Geräuschbildungen kommen, wenn eine Expansionsdrossel bzw. ein Expansionsventil verwen­ det wird, welches das Kältemittel axial mit noch relativ ho­ her Geschwindigkeit in die Rohrverbindung einspeist, so daß dann eine zentrale Strömungskomponente auf diesen im Gehäuse­ block bestehen bleibenden zentralen Bereich aufläuft. Hier muß demzufolge ein Stromlinienprofil ausgebildet werden, was eine Spezialgestaltung des Formbohrers im zentralen Bereich bedeutet. Auch muß in einem solchen Fall immer so weit die Bohrung hineingeführt werden, daß der Anschluß an die der Ex­ pansionsdrossel nächste Hüllkurve um die Anschlußöffnungen der abführenden Kanäle erreicht wird, um dort im Anschlußbe­ reich nicht wiederum Stufen mit Aufprallwirkung für die Strö­ mung zu erzeugen.

Wenn die konische Bohrung nur bis zu einem Quer­ schnitt verläuft, wo die Anschlußöffnungen der abgehenden Ka­ näle in dichter Packung Seite an Seite angeordnet sind, be­ stehen weniger Fertigungsprobleme und es ist möglich, im Zen­ tralbereich eine axial ausgerichtete stromlinienförmig ein­ wandfreie Spitze stehen zu lassen.

Wenn man auf eine Ausnehmung im Formbohrer ganz verzichten will, kann man die Einengung auch-in einem Bereich vorsehen, wo sich die einzelnen abgehenden Kanäle bereits im Verteiler räumlich überlappen. Diese herstellungsmäßig beson­ ders einfache Bauweise ist jedoch bezüglich der Geräuschbil­ dung von allen erörterten Möglichkeiten der Eingrifftiefe ei­ nes konischen Formbohrers noch am wenigsten wirksam wegen der in diesem Fall im Rahmen der Erfindung noch extremen Einen­ gung des Strömungsquerschnittes.

Im Rahmen der Erfindung ist es als Ergänzung auch bedeutsam, daß nicht die im Verteilerbereich eingesparte Ge­ räuschentwicklung an anderer Stelle entsteht, und zwar speziell zwischen dem Verteiler und der Mehrkreis-Verdampferein­ richtung, wo meistens außerhalb des Gehäuseblocks des Vertei­ lers weiterführende Rohrleitungen vorgesehen sind. Die Erfin­ dung sieht dementsprechend vor, auch hier durch allmähliche Übergänge Geräuschentwicklung innerhalb des strömenden Kälte­ mittels zu vermeiden und außerdem durch hinreichend große Wandstärke der Leitungen dafür zu sorgen, daß diese nicht in unerwünschte Eigenvibrationen geraten können.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schemati­ scher Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen noch nä­ her erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Verteiler mit ab­ gehenden Kanälen sowie durch einen Teil eines Expansionsven­ tiles;

Fig. 2 eine Variante von Fig. 1 mit geänderter Rohrleitungsverbindung;

Fig. 3 eine weitere Variante, von Fig. 1 mit eben­ falls geänderter Rohrleitungsverbindung; und

Fig. 4a-4c Ansichten in alternativen Varianten in Strömungsrichtung des Kältemittels einer Kraftfahrzeugkli­ maanlage auf die Engstelle einer Rohrleitungsverbindung mit den abgehenden Kanälen zu einer Mehrkreisverdampfereinrich­ tung.

Bei Kraftfahrzeugklimaanlagen wird die vor dem Ver­ dampfer erforderliche Drosselung des Kältemittels, die zum Absenken der Temperatur von der Verflüssigungstemperatur zur Verdampfungstemperatur erforderlich ist, im Normalfall durch ein thermostatisches Expansionsventil durchgeführt. Fig. 1 zeigt nur den Teil des Expansionsventiles, in dem die für die Drosselung des Kältemittels sowie für die Befestigung des Verteilers wesentlichen Bauteile enthalten sind. Das Kälte­ mittel strömt vom Verflüssiger kommend über eine in Fig. 1 nicht dargestellte Anschlußöffnung gemäß dem Pfeil 2 zur Drosselstelle der Expansionsdrossel 4. Der Querschnitt der Expansionsdrossel 4 wird durch eine Kugel 6, die durch einen zylindrischen Stift 8 in Richtung des Doppelpfeiles 10 hin- und hergeführt wird, variiert. Im Standardfall eines regelba­ ren Expansionsventils wird der freie Querschnitt der Expan­ sionsdrossel 4 immer dann vergrößert, wenn die Überhitzung des aus der Verdampfereinrichtung kommenden Kältemittels grö­ ßer als der eingestellte Sollwert ist, so daß über den Quer­ schnitt der Expansionsdrossel im wesentlichen der Massenstrom des Kältemittels so variiert wird, daß am Austritt der Mehr­ kreisverdampfereinrichtung die Überhitzung des Kältemittels konstant ist und dem Sollwert entspricht. In Fig. 1 ist die Lage der Kugel 6 so dargestellt, daß der maximale Querschnitt der Expansionsdrossel 4 erreicht wird, der aus dem Innenquer­ schnitt der Düse 12 abzüglich der Fläche des Stiftes 8 resul­ tiert. Wird bei fallender Verdampferleistung weniger Kälte­ mittel im Verdampfer in den gasförmigen Zustand überführt, so sinkt die Überhitzung des Kältemittels nach dem Verdampfer, und die Kugel 6 wird solange in Richtung auf die Düse 12 der Expansionsdrossel 4 geführt, bis die Eintrittsfläche zwischen der Kugel 6 und der Düse 12 kleiner als die beschriebene ma­ ximale Querschnittsfläche ist.

Bei normalen Betriebsbedingungen ist das Kältemit­ tel vor der Expansionsdrossel 4 noch im flüssigen gesättigten bzw. unterkühlten Zustand. Durch die starke Querschnittsein­ engung in der Expansionsdrossel 4 und den damit verbundenen hohen Druckverlust (zwischen 5 und 20 bar) wird der Druck des Kältemittels derart gesenkt, daß ein Großteil des Kältemit­ tels verdampft. Bei üblichen Betriebsbedingungen ist der Vo­ lumenanteil der Gasphase nach der Expansionsdrossel zwischen 60% und 90%.

Durch den Ausgasungsprozeß, der innerhalb der Düse 12 des Expansionsventils einsetzt und sich im Raum 14 nach der Expansionsdrossel fortsetzt, einerseits und durch die Form des Strömungskanals im Expansionsventil nach der Expan­ sionsdrossel andererseits kommt es zu einer sehr starken Vermischung der flüssigen und gasförmigen Phase, die noch verstärkt wird, wenn das Kältemittel vom Strömungskanal 14 nach der Expansionsdrossel um 90° in die Austrittsöffnung 16 des Expansionsventils umgelenkt wird. Von der Austrittsöff­ nung 16 des Expansionsventils wird das Kältemittel über eine Rohrleitungsverbindung 18 zum Verteiler geführt, in dem das Kältemittel über mehrere abgehende Kanäle 22 zu den entspre­ chenden einzelnen Kreisen der Mehrkreisverdampfereinrichtung gelangt. Die Aufteilung des Kältemittels auf mehrere paral­ lele Kreise im Verdampfer dient zur Reduzierung des Druckver­ lustes innerhalb des Verdampfers und damit zur Leistungs­ steigerung.

Während manchmal im Stand der Technik bei sonst ab­ weichender Bauweise die Rohrleitungsverbindung 18 eine Länge in Strömungsrichtung von über drei bis acht hydraulischen Durchmessern ausmacht, wird bei einer Zuführungsanordnung ge­ mäß Fig. 1 bis 3 versucht, diese Länge auf ein Minimum zu be­ grenzen, so daß die gesamte Strömungslänge zwischen der Aus­ trittsöffnung 16 und der Engstelle 24 so bemessen ist, daß das in der Austrittsöffnung 16 des Expansionsventiles noch homogen vermischte Gas/Flüssigkeitsgemisch sich auf dem Strö­ mungsweg bis zur Engstelle 24 nicht entmischt.

Da die Mittelachse des Verteilers 20 aus Platzgrün­ den nur in Ausnahmefällen vertikal angeordnet werden kann, erfolgt die Entmischung in erster Linie aufgrund der unter­ schiedlichen Dichte von gasförmigem und flüssigem Kältemit­ tel, d. h. über die Schwerkraft. Unabhängig von der Einbaulage spielen jedoch auch die Strömungsform im Rohr sowie die Ober­ flächenspannung der Gasblasen in der Flüssigkeit bzw. der Flüssigkeitströpfchen in der Gasphase eine Rolle.

Um eine möglichst kurze Rohrleitungsverbindung zu erhalten, wird in Fig. 1 ganz auf ein zylindrisches Rohrstück zwischen der Austrittsöffnung 16 und dem Verteiler 20 ver­ zichtet und der Verteiler 20 wird direkt im Gehäuse des Ein­ spritzventils 26 positioniert. Die Abdichtung zwischen dem Verteiler 20 und dem Gehäuse des Expansionsventils 26 erfolgt dabei über eine O-Ringdichtung 28. Der Verteiler 20 wird in nicht dargestellter Weise mittels Flansch über den umlaufenden Bund 30 an das Gehäuse des E-Ventils 26 gepreßt.

Die für die Mischung von gasförmigem und flüssigem Kältemittel relevante Länge der Rohrverbindung zwischen der Austrittsöffnung aus dem Expansionsventil und dem Eintritt in die vom Verteiler abgehenden Kanäle 22 ist in Fig. 1 mit l_max bezeichnet.

Um Aufprallflächen zu vermeiden, soll der maximale Durchmesser der Engstelle nur so groß wie die Hüllkurve 32 der Außendurchmesser 36 der abgehenden Kanäle 22 gewählt wer­ den. In Fig. 1 ist die Engstelle 24 in Strömungsrichtung vor der zentralen Spitze 34 des Verteilers positioniert. Bei die­ ser Ausführung läßt sich die Rohrleitungsverbindung 18 mit einem einfachen konischen Formbohrer ohne Aussparungen in der Mitte des Bohrers ausführen. Wie Fig. 4a zeigt, ist jedoch der Durchmesser der Hüllkurve 32 durch das Überlappen der Außendurchmesser 36 der einzelnen Kanäle 22 gegenüber den in Fig. 4b und 4c gezeigten Varianten am kleinsten, so daß bei der Variante nach Fig. 1 auch die höchsten Strömungsgeschwin­ digkeiten in der Engstelle entstehen und somit die größte Ge­ räuschentwicklung vorhanden ist. Dennoch entstehen im Ver­ gleich mit dem Stand der Technik, der in Fig. 1 gestrichelt dargestellt ist, in der Rohrleitungsverbindung, die sich von der Austrittsöffnung 16 zur Engstelle 24 konisch verjüngt, auch bei gleichen Durchmessern der Hüllkurve 32 kleinere Strömungsgeschwindigkeiten, da beim Stand der Technik die Engstelle durch einen zylindrischen Bereich und nicht wie bei der Erfindung ohne nennenswerte Längenausdehnung vorgesehen ist.

Bei dem in Fig. 1 gestrichelt dargestellten Stand der Technik kommt es beim Eintritt in die Engstelle 24 zu einer Strömungsablösung, so daß der verbleibende Strömungs­ querschnitt erheblich kleiner als der geometrisch vorhandene Strömungsquerschnitt ist. Dies bedeutet, daß bei Verteilern nach dem Stand der Technik auch bei gleichem Durchmesser der Engstelle 24 aufgrund der zylindrischen Ausbildung der Eng­ stelle mit Längen von 2 bis 4 mm deutlich höhere Strömungsge­ schwindigkeiten in der Engstelle vorhanden sind, die zusammen mit der eingangs genannten Wirbelbildung zu einer erhöhten Geräuschbelästigung führen. Bei dem erfindungsgemäßen koni­ schen Verlauf bis zur Engstelle, wobei die Engstelle ohne nennenswerte Längenausdehnung vorgesehen ist, tritt die Wir­ belbildung erst bei Eintritt in die abgehenden Kanäle 22 ein. Diese Wirbelbildung ist jedoch nicht so kritisch, da der Ge­ samtquerschnitt der abgehenden Kanäle erheblich größer als der der Engstelle ist und somit die Strömungsgeschwindigkeiten dort relativ geringer sind. Die letztgenannten Probleme sind jedoch auch beim Stand der Technik vorhanden und lassen sich nur mit recht aufwendigen Mitteln (Ausführung der Öff­ nung als Einlaufdüse) vermeiden, die jedoch fertigungstech­ nisch nur recht aufwendig herstellbar sind. Liegt die Eng­ stelle 24 nicht vor der zentralen Spitze 34, so kann über den Winkel der Bohrspitze eine Abschrägung der Aufprallflächen 38 erreicht werden, die zwischen der Hüllkurve 32 und den Innen­ durchmessern der abgehenden Kanäle 36 entstehen. Die Vertei­ lergeometrie nach Fig. 1 läßt sich damit in einfacher Weise durch einen konischen Bohrer mit einem Winkel der Bohrer­ spitze von ca. 100° sowie durch die Bohrungen der abgehenden Kanäle 22 erreichen. Vom Verteiler 20 wird das Kältemittel in drei bis sechs abgehenden Kanälen zu der Mehrkreisverdampfer­ einrichtung geführt. Im Normalfall wird wie im Falle der Fig. 1 dabei im Verteiler eine weiterführende Rohrleitung 40 so eingelötet, daß ein stetiger Übergang zwischen den Kanälen 22 und dem Innenquerschnitt 42 der weiterführenden Rohrleitung gegeben ist. Dabei wird im Normalfall der Innenquerschnitt 42 der weiterführenden Rohrleitung 40 gleich oder geringfügig größer als der Innenquerschnitt der abgehenden Kanäle 22 aus­ geführt. Bei der Leitungsführung der weiterführenden Rohrlei­ tung 40 vom Verteiler 20 zu der nicht dargestellten Mehr­ kreisverdampfereinrichtung ist darauf zu achten, daß mög­ lichst wenig Bögen enthalten sind. Die erforderlichen Bögen sind zur Vermeidung von Strömungsablösungen und Wirbeln im Innenbereich des Bogens mit einem ausreichend großen Verhält­ nis r zu di zu versehen. Wirbel und damit verbundene stati­ sche Druckdifferenzen sind bei Zweiphasenströmungen besonders kritisch, da durch die Druckdifferenzen das Phasengleichge­ wicht verschoben wird und kavitationsartige Schläge mit ent­ sprechender Geräuschbildung entstehen können. Da sowohl Wir­ bel als auch Kavitationsschläge nicht gänzlich ausgeschlossen werden können, soll, um eine Schwingungsanregung der weiter­ führenden Rohrleitung 42 zu vermeiden, die Wandstärke der weiterführenden Rohrleitung 40 mindestens 30% des hydrauli­ schen Innendurchmessers di betragen. In Fig. 2 wird bei der Rohrleitungsverbindung 18 ganz auf eine konische Verjüngung der Rohrleitungsverbindung verzichtet und der Innendurchmes­ ser der Rohrleitungsverbindung 18 noch größer als der Quer­ schnitt der Austrittsöffnung aus dem Expansionsventil 16 aus­ geführt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Querschnitt der Rohrleitungsverbindung 18 noch größer als die Summe der Querschnitte der abgehenden Kanäle 22, da der Außendurchmes­ ser der Rohrleitungsverbindung 18 in Strömungsrichtung bis hinter die zentrale Spitze 34 geführt ist. In Fig. 4b ist der Strömungsquerschnitt in Strömungsrichtung des Kältemittels gezeigt, der im Vergleich zu den Fig. 4a und 4c am größten ist. Im Falle der Fig. 4b berühren sich dabei gerade die In­ nendurchmesser 36 der abgehenden Kanäle 22, so daß es zu kei­ ner Überlappung der abgehenden Kanäle und somit zu keiner Querschnittseinengung kommt.

Wenn der Formfräser zur Herstellung der zylindri­ schen Bohrung 18 jedoch im Bereich der zentralen Spitze 34 des Verteilers 20 so ausgespart werden muß, daß es zu keiner Beschädigung der zentralen Spitze 34 kommt, können die Auf­ prallflächen 38 nur noch mit einer sehr komplizierten Gestal­ tung des Bohrers, Fräsers oder Drehmeißels abgeschrägt wer­ den.

Fertigungstechnisch einfacher und geräuschlich nur geringfügig schlechter ist die Ausführung der Rohrleitungs­ verbindung 18 gemäß Fig. 3, deren konischer Verlauf so ge­ wählt ist, daß am Eintritt der Rohrleitungsverbindung 18 der Eintrittsquerschnitt 44 größer als der Austrittsquerschnitt 16 ist und sich der Durchmesser 24 der Engstelle der Hüll­ kurve 32 der abgehenden Kanäle 22 auf Höhe der zentralen Spitze 34 des Verteilers befindet.

Durch den größeren Eintrittsquerschnitt 44, der zwischen 5% und 20% größer als der Austrittsquerschnitt 16 des Einspritzventils ist, kann einerseits keine Stoßstelle entstehen und andererseits wird das Kältemittel stoßdiffusor­ artig im Bereich der vom Ventil noch vorherrschenden starken Wirbelbildung verlangsamt. Im Laufe der Rohrleitungsverbin­ dung 18 wird die Strömung weiter durch eine leichte konische Verjüngung der Rohrleitungsverbindung laminarisiert. Durch die Lage der Engstelle 24 auf Höhe der zentralen Spitze 34 des Verteilers lassen sich auch noch die Aufprallflächen 38 durch eine entsprechende Abschrägung des Fräsers bzw. Form­ bohrers noch in einfacher Weise strömungsgünstig gestalten. Der Beginn der Abschrägung liegt dabei auf Höhe der Engstelle 24. Die Abschrägung muß dann bis zum Schnittpunkt 46 der In­ nendurchmesser 36 der abgehenden Kanäle 22 nach innen geführt werden, damit die gesamte Aufprallfläche 38 einen strömungs­ günstigen Verlauf erhält. Fig. 3 zeigt somit einen guten Kom­ promiß zwischen dem Durchmesser der Engstelle 24 und der Ab­ schrägungsmöglichkeit der Aufprallflächen 38, der fertigungs­ technisch noch mit einfachen Mitteln zu realisieren ist.

Claims (12)

1. Zuführungsanordnung für das Kältemittel einer Kraftfahrzeugklimaanlage zu einer Mehrkreisverdampferein­ richtung mit
einer Expansionsdrossel (4) eines Expansionsventils,
einem Verteiler (20) mit drei bis sechs abgehenden Kanälen (22) zu einer entsprechenden Anzahl einzelner Kreise der Mehrkreisverdampfereinrichtung und
einer zwischen der Expansionsdrossel (4) und dem Verteiler (20) angeordneten Homogenisierungseinrichtung für das Mischungsverhältnis von flüssiger und gasförmiger Phase des Kältemittels, welche eine Rohrleitungsverbindung (18) zwischen einer Austrittsöffnung (16) aus einer der Expansionsdrossel (4) folgenden Mischkammer (14) des Expansionsventils und einer zentralen Spitze (34) des Verteilers (20) bildet, die insbesondere in Nachbarschaft des Verteilers mit einer Engstelle (24) ausgebildet ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Engstelle (24) oder die als Rohr konstanten Querschnitts ausgebildete Rohrleitungsverbindung (18) einen Querschnitt hat, der wenigstens so groß ist wie der Faktor F multipliziert mit der Summe der minimalen oder konstanten Quer­ schnitte der abgehenden Kanäle (22), wobei mit k = Anzahl der abgehenden Kanäle, di = hydraulischer Durchmesser der abgehenden Kanäle (22) in mm und c = 1 mm gilt,
und daß die Rohrleitungsverbindung (18) eine maximale Länge (l_max) zwischen der Austrittsöffnung (16) des Ex­ pansionsventils und der zentralen Spitze (34) des Verteilers (20) derart hat, daß an dem dem Verteiler (20) benachbarten Ende der Rohrleitungsverbindung (18) der Anteil der flüssigen Phase über den Querschnitt der Rohrleitungsverbindung (18) höchstens um ± 20% unterschiedlich ist.

2. Zuführungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die maximale Länge (l_max) der Rohrlei­ tungsverbindung (18) höchstens das Dreifache, vorzugsweise das Ein- bis Zweifache des hydraulischen Durchmessers (d) der Rohrleitungsverbindung (18), gegebenenfalls nahe der Expansi­ onsdrossel (4) in Strömungsrichtung vor der Engstelle (24) gemessen, ist.

3. Zuführungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Rohrleitungsverbindung (18) in Richtung zum Verteiler (20) konisch bis zur Engstelle (24) verjüngt.

4. Zuführungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Engstelle (24) eine Hüll­ kurve (32) um die abgehenden Kanäle (22) beschreibt.

5. Zuführungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Engstelle (24) an einem Querschnitt der Rohrleitungsverbindung (18) angeordnet ist, von dem die abgehenden Kanäle (22) mit gegenseitigem Abstand ihrer An­ schlußöffnungen abgehen.

6. Zuführungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Engstelle (24) an einem Querschnitt der Rohrleitungsverbindung (18) angeordnet ist, an dem die abgehenden Kanäle (22) mit unmittelbarer Nachbarschaft ihrer Anschlußöffnungen abgehen.

7. Zuführungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Verteiler (20) zwischen den abgehenden Kanälen (22) eine mit der Achse der Rohrleitungsverbindung (18) fluchtende und dieser zugewandte zentrale Spitze (34) ausgebildet ist.

8. Zuführungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Engstelle (24) an einem Querschnitt der Rohrleitungsverbindung (18) angeordnet ist, an dem sich die Verlängerungen der abgehenden Kanäle (22) in die Rohrlei­ tungsverbindung (18) bereits räumlich überlappen.

9. Zuführungsanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitungsverbindung (18) zwischen der Expansionsdrossel (4) und dem Beginn ihrer konischen Verjüngung (44) zur Engstelle (24) zylindrisch aus­ gebildet ist.

10. Zuführungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Biegeradien der weiterfüh­ renden Rohrleitungen (40) mindestens das Vierfache, vorzugs­ weise das Sechs- bis Achtfache, des hydraulischen Innendurch­ messers der weiterführenden Rohrleitungen (40) betragen.

11. Zuführungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärken der weiter­ führenden Rohrleitungen (40) zwischen Verteiler (20) und Ver­ dampfereinrichtung mindestens 30% des hydraulischen Innen­ durchmessers der weiterführenden Rohrleitungen (40) betragen.

12. Zuführungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Engstelle (24) nur an einem Querschnitt der Rohrleitungsverbindung (18) ohne nen­ nenswerte Längenausdehnung vorgesehen ist.