EP1853859A2 - Kältemittelsammler mit filter/trockner-einheit - Google Patents

Kältemittelsammler mit filter/trockner-einheit

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EP1853859A2
EP1853859A2 EP06723160A EP06723160A EP1853859A2 EP 1853859 A2 EP1853859 A2 EP 1853859A2 EP 06723160 A EP06723160 A EP 06723160A EP 06723160 A EP06723160 A EP 06723160A EP 1853859 A2 EP1853859 A2 EP 1853859A2
Authority
EP
European Patent Office
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filter
dryer unit
collector according
refrigerant collector
refrigerant
Prior art date
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Application number
EP06723160A
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English (en)
French (fr)
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EP1853859B1 (de
Inventor
Peter Klug
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Eaton Fluid Power GmbH
Original Assignee
Eaton Fluid Power GmbH
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Publication date
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Publication of EP1853859B1 publication Critical patent/EP1853859B1/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B43/00—Arrangements for separating or purifying gases or liquids; Arrangements for vaporising the residuum of liquid refrigerant, e.g. by heat
    • F25B43/006—Accumulators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2309/00—Gas cycle refrigeration machines
    • F25B2309/06—Compression machines, plants or systems characterised by the refrigerant being carbon dioxide
    • F25B2309/061—Compression machines, plants or systems characterised by the refrigerant being carbon dioxide with cycle highest pressure above the supercritical pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
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    • F25B2500/01—Geometry problems, e.g. for reducing size
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
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    • F25B43/00—Arrangements for separating or purifying gases or liquids; Arrangements for vaporising the residuum of liquid refrigerant, e.g. by heat
    • F25B43/003—Filters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
    • F25B9/002—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant
    • F25B9/008—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant the refrigerant being carbon dioxide

Definitions

  • the invention relates to a refrigerant collector with filter / dryer unit for refrigeration systems.
  • the refrigerant collector according to the invention is particularly suitable for motor vehicle air conditioning systems and in particular for those which are operated with carbon dioxide as the refrigerant.
  • Refrigerant collectors are usually traversed by refrigerant, while holding a supply of refrigerant. This buffers lower refrigerant losses of the chiller and different. Operating conditions of the same. Therefore, there is usually a certain supply of liquid sigen refrigerant in the refrigerant collector. The refrigerant must be dry. If ice forms in unfavorable places in the chiller, this can lead to malfunctions and damage to the chiller. This is why refrigeration plants usually have dryers. These are, for example tubular storage vessels, in which a water-absorbing material such as granules is arranged. This is flowed through by the refrigerant. It is important to ensure a sufficiently intimate contact between the refrigerant and the dryer material.
  • the compressors of CO 2 refrigerating machines but also the compressors of other refrigerating machines are relatively sensitive to aspirated fluid droplets and in particular solid particles. It is therefore desirable to ensure that the refrigerant flow sucked in by the compressors contains in particular no solid particles.
  • the refrigerant collector according to the invention is based on a pressure-resistant, upright vessel with wall, bottom and upper end, so that a closed interior is enclosed.
  • a first tube leads into the interior and a second tube leads out of the interior.
  • a filter / dryer unit is arranged, which is fed by the tube leading into the interior.
  • the filter / dryer unit is doing about in her Center supplied with refrigerant.
  • the filter / dryer unit has at least one, but preferably a plurality of large-area outlets, whose cross section exceeds the cross section of the feeding pipe.
  • the outlets open into the interior of the container, where both oil and liquid refrigerant can collect.
  • the tube leading out of the interior space has an upper open end, which is preferably arranged above the filter / dryer unit. It leads from this point out of the interior. It is preferably U-shaped around the
  • Filter / dryer unit guided around, wherein a lower pipe bend of the pipe leading out of the interior immediately above the bottom of the vessel. In this area, a suction opening is preferably arranged.
  • the pipe bend undercuts an oil level, which is located in the
  • the refrigerant flow leaving the vessel can be metered in via the intake opening and carried along with it. This is desired for lubrication of the connected compressors.
  • the filter / dryer unit separates the refrigerant level from the upwardly towering open tube end of the tube leading out of the inner space, so that no splashes of refrigerant can get into the open tube end, even if the refrigerant collector when installed in a motor vehicle shaken during heavy driving maneuvers or bumpy roads.
  • the wall of the vessel of the refrigerant collector is cylindrical, whereas the bottom of the vessel is rounded.
  • the latter has the advantage that even with small amounts of oil, a sufficiently high oil level can be achieved in order to provide the refrigerant flow with oil.
  • the vessel shape is particularly pressure-resistant in this way.
  • the upper end of the vessel is preferably formed flat or slightly rounded, the two tubes side by side into the vessel as well as lead out of this.
  • an approximately cylindrical vapor dome is formed, in which refrigerant is predominantly in the gaseous phase and can be withdrawn well.
  • the connection of the two side by side preferably parallel to each other oriented tubes is also easy and clear.
  • the filter / dryer unit occupies the entire cross section of the interior in such a way that it defines only a relatively narrow annular gap with the wall of the vessel. Out of this annular gap, refrigerant with a relatively low flow rate enters the upper area serving as vapor dome. Sloshing movements of the refrigerant level located below the filter / dryer unit hardly lead to liquid refrigerant reaching the area above the filter / dryer unit. This is certainly not the case in view of the preferred height (axial extent) of the filter / dryer unit, which is preferably larger than the diameter thereof.
  • the filter / dryer unit preferably has a housing with a flat upper side and an approximately cylindrical outer circumference. This effectively separates the liquid refrigerant phase from the vapor refrigerant phase. In addition, it offers a sufficiently large interior to accommodate a large desiccant portion.
  • the filter / dryer unit has proven to be very advantageous to provide the filter / dryer unit with a conical bottom.
  • the tip of the bottom is preferably located centrally in the housing approximately below the feeding tube.
  • the cone angle is relatively large and is preferably between 120 ° and 170 °.
  • This shape of the bottom has proven to be advantageous both in terms of the forming flow pattern as well as purely practical because it allows a good compacting of the dryer granules when closing the filter / dryer unit. This is especially true when the bottom is inserted into the housing of the filter / dryer unit from below and then fixed, for example, by locking means.
  • the dry granules are flowed through substantially radially, wherein the flow rate is low and decreases towards the outside. This will be one 006/001862
  • Spherical granules are preferably used as dry granules, which provides optimum contact between the refrigerant and the dry granules.
  • the filter / dryer unit On the inlet side, the filter / dryer unit is provided with an inlet basket having at its periphery and at its bottom outlet openings, e.g. Has holes and slots.
  • the inlet basket allows the introduction of refrigerant fluid into the dry granulate with low pressure drop.
  • a fine filter is preferably arranged. This is e.g. formed by a fine stainless steel mesh, a stainless steel felt or the like.
  • the mesh size is preferably in the range of 30 microns to 60 microns.
  • the conical bottom is a prerequisite that leads to a good separation of gaseous and liquid phase.
  • the accumulation of liquid refrigerant and / or oil in the filter / dryer unit is safely avoided.
  • the dryer granules themselves are kept free of liquids, so that its effectiveness is not affected by oil or liquid refrigerant.
  • Figure 1 shows the refrigerant collector in a perspective
  • FIG. 2 shows the refrigerant collector according to FIG. 1 in a perspective, vertically sectioned illustration
  • FIG 3 shows the refrigerant collector of Figure 2 in a vertical sectioned view with additional
  • Figure 4 shows the filter / dryer unit of the refrigerant collector according to Figures 2 and 3 in a vertical sectional view
  • Figure 5 shows the refrigerant collector of Figure 1 in a partial sectional view.
  • the outer vessel 2 is formed by an aluminum bottle. This has a cylindrical wall 3 with a substantially flat upper termination 4 and a e.g. spherical convex ground 5.
  • the bottom 5 may be provided with an opening into which a burst plug 6 is screwed.
  • the vessel 2 is closed on all sides to the outside. It may be welded together from two or more parts, the welds are not illustrated in Figure 1.
  • the vessel 2 is without
  • the pipe 7 forms the input-side line for introducing refrigerant into the refrigerant collector 1. It leads to a filter / Tro ⁇ kner unit 10, which is housed in the inner space 9 in a separate housing 11.
  • the arranged in the interior 9 end 12 of the tube 7 leads to a ⁇ ttigen terminal, which is on the housing 11, that is, in fact / on its preferably flat top 13 is arranged.
  • the housing 11 also has an approximately cylindrical outer circumference 14, whose diameter is slightly smaller than the inner diameter of the wall 3, so that a slot is formed between the two.
  • the outer periphery 14 is provided with radially outwardly projecting Abstandshalternasen 15, which are preferably in the form of elongated vertical, ie axially oriented ribs 16, 17, 18 are formed.
  • Abstandshalternasen 15 are preferably in the form of elongated vertical, ie axially oriented ribs 16, 17, 18 are formed.
  • On the outer circumference 14 also outlet windows 19, 20, 21, 22, 23 (see Figures 2 and 3) are formed, the apparent from Figure 3 interior 24 of the housing 11 on its entire circumferential surface to the inner space 9 of the vessel 3 out to open.
  • the outlet windows 19 to 23 are separated from each other only by narrow webs, which connect the upper end plate located on the upper side 13 with a lower ring 25 which holds a bottom 26 inserted into the housing 11.
  • the outlet windows 19 to 23 may be provided with a plastic grid, which supports the filter used later explained and protects against manual damage, in particular during assembly.
  • the bottom 26 is preferably, like the rest of the housing 11, made of plastic. It has an upwardly extending from an annular rim 27 conical bottom portion 28 which has a cone angle of preferably about 130 ° to 150 °.
  • the bottom 26 is preferably not further illustrated locking means with the ring
  • the outlet windows 19 to 23 are closed by a fine mesh filter. This may be formed for example by a stainless steel mesh, a stainless steel felt or the like.
  • the mesh size is preferably in the range between see 30 microns and 60 microns.
  • an inlet basket 31 is arranged, which is preferably integrally connected to the upper end plate of the housing 11.
  • the inlet basket 31 has, for example, a cylindrical shape. At its periphery it is provided with slots 32. In its bottom openings 33 are formed.
  • the slits 32 and openings 33 preferably have a width of not more than 0.8 mm. In any case, however, the width of the slots 32 and openings 33 is less than the grain size of a dry granulate that fills the interior 24. This granulate serves for water absorption.
  • the housing 11 has groove-like, preferably approximately cylindrical shell-shaped recesses on diametrically opposite or otherwise positioned to each other points, through which the tube 8 extends. It goes from an open, located above the filter / dryer unit 10 end vertically down to the bottom 5 of the vessel 2.
  • the corresponding straight pipe section 34 then passes below the filter / dryer unit 10 in a pipe bend 35, of which starting with a further pipe section 36 again on the filter / dryer unit 10 over to the conclusion 4 and through this leads to the outside.
  • the pipe bend 35 runs just above the bottom 5, as can be seen in particular from FIG. At its lowest point, at which the pipe bend 35 is closest to the bottom 5, the pipe bend is provided with a suction bore 37. These has a small diameter and serves to add oil to the refrigerant flowing in the pipe bend 35.
  • the refrigerant collector 1 described so far operates as follows:
  • the vessel 2 is arranged vertically, i. its tubes 7, 8 lead substantially vertically into the interior 9.
  • the central axis of the cylindrical wall is oriented vertically.
  • refrigerant flows from a chiller first into the filter / dryer unit, which divides the interior 9 into an upper region 38, which serves as a steam dome, and a lower region 39, which serves as a liquid collector.
  • the refrigerant is a three-phase mixture consisting of gaseous refrigerant, liquid refrigerant and liquid oil particles. It initially enters the inlet basket 31 and leaves it through the slots 32 and the openings 33, through which it passes into the dense packing of the preferably spherical dryer body.
  • Liquid ingredients i. Liquid refrigerant and oil reach the bottom portion 28 and run on this outward. They exit the filter / dryer unit 10 through the outlet windows 19 to 23 and then run down the ring 25 in the subspace formed by the area 39.
  • gaseous refrigerant collects predominantly in the region 38 of the interior 9, from which they are drawn off via the pipe 8.
  • Under the filter / dryer unit 10 forms a liquid reservoir consisting of oil and liquid refrigerant tel. Because of the different densities, both divorced from each other. This is especially true when CO 2 is used as the refrigerant.
  • the oil level 41 is at least above the suction bore 37.
  • the refrigerant level 43 is at least below the edge 29, but preferably below the ring 25th
  • the vaporous refrigerant present in the region 38 flows through the pipe section 34 and the pipe bend 35, taking along oil via the suction bore 37.
  • the suction bore 37 may also be considered a drainage bore, which limits the entry of oil into the tube 8 to a desired low level. If necessary, several such holes can be provided.
  • a filter for example in the form of a metal mesh, metal felt or the like may be arranged between the pipe bend 35 and the bursting plug 6.
  • the filter / dryer unit 10 causes not only a drying of the refrigerant but at the same time such an effective subdivision of the interior 9 that no splashes of the optionally boiling or sloshing by external movement surface of the refrigerant volume 42 into the open end of the pipe section 34. It is created in this way a simple, combined refrigerant collector with integrated filter / dryer unit 10.
  • a refrigerant receiver 1 with filter / dryer unit 10 has an elongate, vertically oriented interior, which is subdivided by the filter / dryer unit 10 into an upper area 38 and a lower area 39.
  • Inflowing refrigerant is through a pipe 7 of the Filter / dryer unit 10 which has its outlet window at its outer periphery, which defines a relatively narrow gap with the wall 3 of the vessel 2 of the refrigerant collector 1.
  • Liquid components drip down and collect below the filter / dryer unit. Gaseous components accumulate predominantly above the filter / dryer unit 10.

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Description

28. Februar 2005 EAPL P 057 abet
05-BAD-905
Eaton Fluid Power GmbH, Dr. -Reckeweg-Str. 1, 76532 Baden-Baden
KältemittelSammler mit Pilter/Trockner-Einhei't
Die Erfindung betrifft einen Kältemittelsammler mit Filter/Trockner-Einheit für Kälteanlagen. Der erfindungs- gemäße Kältemittelsammler eignet sich insbesondere für Kraftfahrzeugklimaanlagen und hier insbesondere für solche, die mit Kohlendioxid als Kältemittel betrieben werden.
Kältemittelsammler werden in der Regel von Kältemittel durchströmt, wobei sie einen Kältemittelvorrat bereithalten. Dieser puffert geringere Kältemittelverluste der Kältemaschine sowie unterschiedliche. Einsatzbedingungen derselben. Deshalb befindet sich in der Regel ein gewisser Vorrat flüs- sigen Kältemittels in dem Kältemittelsammler. Das Kältemittel muss trocken sein. Bildet sich in der Kältemaschine an ungünstigen Stellen Eis, kann dies zu Betriebsstörungen und auch zu Schädigungen der Kältemaschine führen. Deshalb wei- sen Kälteanlagen in der Regel Trockner auf. Diese sind z.B. rohrförmige Vorratsgefäße, in denen ein wasserabsorbierendes Material z.B. ein Granulat angeordnet ist. Dieses wird von dem Kältemittel durchströmt. Dabei kommt es darauf an, einen ausreichend innigen Kontakt zwischen dem Kältemittel und dem Trocknermaterial sicherzustellen.
Insbesondere die Kompressoren von CO2-Kältemaschinen aber auch die Kompressoren anderer Kältemaschinen sind relativ empfindlich gegen angesaugte Fluidtropfen und insbeson- dere Feststoffpartikel . Es wird deshalb gewünscht, sicher dafür zu sorgen, dass der von den Kompressoren angesaugte Kältemittelstrom insbesondere keine Feststoffpartikel enthält.
Davon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, eine Einheit zu schaffen, die wenigstens einige der oben genannten Probleme auf technisch einfache und zuverlässige Weise löst.
Diese Aufgabe wird mit dem Kältemittelsammler mit inte- grierter Filter/Trockner-Einheit gemäß Anspruch 1 gelöst:
Der erfindungsgemäße Kältemittelsammler beruht auf einem druckfesten, aufrecht stehenden Gefäß mit Wandung, Boden und oberem Abschluss, so dass ein geschlossener Innenraum umschlossen ist. Ein erstes Rohr führt in den Innenraum hinein und ein zweites Rohr führt aus dem Innenraum heraus. In dem Innenraum ist eine Filter/Trockner-Einheit angeordnet, die von dem in den Innenraum hineinführenden Rohr gespeist wird. Die Filter/Trockner-Einheit wird dabei etwa in ihrer Mitte mit Kältemittel versorgt. Die Filter/Trockner-Einheit weist zumindest einen, vorzugsweise aber mehrere großflächige Auslässe auf, deren Querschnitt den Querschnitt des speisenden Rohrs übersteigt. Die Auslässe münden in den Innen- räum des Behälters, in dem sich somit sowohl Öl als auch flüssiges Kältemittel sammeln können. Das aus dem Innenraum herausführende Rohr weist ein oberes offenes Ende auf, das vorzugsweise über der Filter/Trockner-Einheit angeordnet ist . Es führt ausgehend von dieser Stelle aus dem Innenraum heraus. Dabei ist es vorzugsweise u-förmig um die
Filter/Trockner-Einheit herum geführt, wobei ein unterer Rohrbogen des aus dem Innenraum herausführenden Rohrs unmittelbar über dem Boden des Gefäßes verläuft . In diesem Bereich ist vorzugsweise eine Ansaugöffnung angeordnet. Der Rohrbogen unterschneidet einen Ölspiegel, der sich in dem
Gefäß ausbildet. Dadurch kann der das Gefäß verlassende Kältemittelstrom über die Ansaugöffnung dosiert Öl ansaugen und mitführen. Dies wird zur Schmierung der angeschlossenen Kompressoren gewünscht .
Zwischen dem Ölspiegel und der Filter/Trockner-Einheit ist ein- Teilvolumen des Innenraums begrenzt, in dem Kältemittel in flüssiger Phase vorhanden sein kann. Die flüssige Kältemittelmenge kann abhängig von Einsatzbedingungen der Kältemaschine schwanken. Die Filter/Trockner-Einheit trennt jedoch den Kältemittelspiegel von dem nach oben steil aufragenden offenen Rohrende des aus dem Innenraum herausführenden Rohrs, so dass keine Kältemittelspritzer in das offene Rohrende gelangen können, und zwar auch dann nicht, wenn der Kältemittelsammler bei Einbau in ein Kraftfahrzeug bei heftigen Fahrmanövern oder holpriger Straße geschüttelt wird.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Wandung des Gefäßes des Kältemittelsammlers zylindrisch ausgebildet, wohingegen der Boden des Gefäßes abgerundet ausgebildet ist. Letzteres hat den Vorteil, dass auch mit geringen Ölmengen ein ausreichend hoher Ölspiegel zu erzielen ist, um den Kältemittelstrom mit Öl zu versehen. Außerdem ist die Gefäßform auf diese Weise besonders druckfest.
Der obere Abschluss des Gefäßes ist vorzugsweise flach oder leicht gerundet ausgebildet, wobei die beiden Rohre nebeneinander in das Gefäß hinein- sowie aus diesem heraus- führen. Somit ist oberhalb der Filter/Trockner-Einheit ein etwa zylindrischer Dampfdom ausgebildet, in dem Kältemittel vorwiegend in gasförmiger Phase vorhanden ist und gut abgezogen werden kann. Der Anschluss der beiden nebeneinander vorzugsweise parallel zueinander orientierten Rohre ist au- ßerdem einfach und übersichtlich.
Vorzugsweise nimmt die Filter/Trockner-Einheit den gesamten Querschnitt des Innenraums in der Weise ein, dass sie mit der Wandung des Gefäßes lediglich einen relativ engen Ringspalt festlegt. Aus diesem Ringspalt heraus, tritt Kältemittel mit relativ geringer Strömungsgeschwindigkeit in den oberen, als Dampfdom dienenden Bereich ein. Schwappbewegungen des unterhalb der Filter/Trockner-Einheit befindlichen Kältemittelspiegels führen kaum dazu, dass flüssiges Kältemittel in den Bereich oberhalb der Filter/Trockner-Einheit gelangt . Dies erst recht nicht angesichts der bevorzugten Höhe (Axialerstreckung) der Filter/Trockner-Einheit, die vorzugsweise größer ist als der Durchmesser derselben.
Aus dem Ringspalt tropfen flüssiges Kältemittel und Öl nach unten ab und sammeln sich unterhalb der Filter/Trockner-Einheit. Flüssiges CO2 schwimmt . dabei auf dem Ölspiegel auf. Prinzipiell ist es möglich, das sich unter der Filter/Trockner-Einheit sammelnde Öl über Kapillaren oder gesonderte Leitungen aus dem Gefäß abzuziehen und dem 01- strom beizugeben. Das aus dem Innenraum herausführende Rohr kann somit unmittelbar aus dem oberen Dampfdombereich nach außen führen. Als einfache und robuste Lösung wird jedoch bevorzugt, das aus dem Innenraum herausführende Rohr sowohl absteigend als auch aufsteigend zwischen der Wandung und der Filter/Trockner-Einheit hindurch zu führen und somit das oben im Dampfdombereich abgesaugte Kältemittel durch den unteren Rohrbogen zu führen, wo es mit Öl versetzt wird.
Die Filter/Trockner-Einheit weist vorzugsweise ein Gehäuse mit einer flachen Oberseite und einem etwa zylindri- sehen Außenumfang auf. Dieses trennt auf effiziente Weise die flüssige Kältemittelphase von der dampfförmigen Kältemittelphase. Außerdem bietet es einen ausreichend großen Innenraum zur Aufnahme einer großen Trockenmittelportion.
Es hat sich als sehr vorteilhaft herausgestellt, die Filter/Trockner-Einheit mit einem kegelförmigen Boden zu versehen. Die Spitze des Bodens liegt dabei vorzugsweise mittig in dem Gehäuse etwa unterhalb des speisenden Rohres. Der Kegelwinkel ist dabei relativ groß und liegt vorzugs- weise zwischen 120° und 170°. Diese Form des Bodens hat sich sowohl hinsichtlich des sich ausbildenden Strömungsmusters als auch rein praktisch als vorteilhaft erwiesen, weil sie beim Schließen der Filter/Trockner-Einheit eine gute Kompak- tierung des Trocknergranulats gestattet. Dies gilt insbeson- dere, wenn der Boden in das Gehäuse der Filter/Trockner-Einheit von unten her eingesetzt und dann beispielsweise durch Rastmittel fixiert wird. Das Trockengranulat wird im Wesentlichen radial durchströmt, wobei die Strömungsgeschwindigkeit gering ist und nach außen hin abnimmt. Damit wird ein 006/001862
inniger Kontakt zwischen Trockengranulat und Kältemittel- fluid ermöglicht. Die geringe Strömungsgeschwindigkeit in dem Gehäuse der Filter/Trockner-Einheit führt zu einem niedrigen Druckabfall über dem Kältemittelsammler.
Als Trockengranulat werden vorzugsweise kugelförmige Granulatkörper verwendet, was eine optimale Berührung zwischen dem Kältemittel und dem Trockengranulat erbringt .
Eingangsseitig ist die Filter/Trockner-Einheit mit einem Einlasskorb versehen, der an seinem Umfang und an seinem Boden Auslassöffnungen, z.B. Bohrungen und Schlitze aufweist. Der Einlasskorb gestattet eine Einleitung von Kältemittelfluid in das Trockengranulat mit geringem Druckabfall. An den Auslassöffnungen des Gehäuses der Filter/Trockner- Einheit ist vorzugsweise ein Feinfilter angeordnet. Dieses wird z.B. durch ein feines Edelstahlnetz, ein Edelstahlfilz oder ähnliches, gebildet. Die Maschengröße liegt vorzugsweise im Bereich von 30 μm bis 60 μm.
Der kegelförmige Boden ist eine Voraussetzung, die zu einer guten Trennung von gasförmiger und flüssiger Phase führt . Die Ansammlung von flüssigem Kältemittel und/oder Öl in der Filter/Trockner-Einheit wird sicher vermieden. Somit wird das Trocknergranulat selbst frei von Flüssigkeiten gehalten, so dass seine Wirksamkeit nicht durch Öl oder flüssiges Kältemittel beeinträchtigt wird.
Die Auslassfenster nehmen nahezu den gesamten Außen- umfang des Gehäuses der Filter/Trockner-Einheit ein. Dies führt im Weiteren zu einer effizienten Nutzung des Trockenmittels durch langsame Durchströmung sowie sicheren Austrag von flüssigem Kältemittel und Öl aus dem Gehäuse der Filter/Trockner-Einheit . Weitere Einzelheiten vorteilhafter Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Zeichnung, der Beschreibung oder von Ansprüchen.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht. Es zeigen:
Figur 1 den Kältemittelsammler in einer perspektivischen
Gesamtansicht ,
Figur 2 den Kältemittelsammler nach Figur 1 in perspektivischer, vertikal geschnittener Darstellung,
Figur 3 den Kältemittelsammler nach Figur 2 in vertikal geschnittener Darstellung mit zusätzlicher
Schnittdarstellung seiner Filter/Trockner-Einheit,
Figur 4 die Filter/Trockner-Einheit des Kältemittelsammlers nach Figur 2 und 3 in vertikal geschnittener Darstellung und
Figur 5 den Kältemittelsammler nach Figur 1 in einer ausschnittsweisen Schnittdarstellung .
In Figur 1 ist ein Kältemittelsammler 1 veranschaulicht, dessen äußeres Gefäß 2 durch eine Aluminiumflasche gebildet wird. Diese weist eine zylindrische Wandung 3 mit einem im Wesentlichen flachen oberen Abschluss 4 und einem z.B. sphärisch gewölbten Boden 5 auf. Der Boden 5 kann mit einer Öffnung versehen sein, in die ein Berststopfen 6 eingeschraubt ist. Das Gefäß 2 ist nach außen hin allseitig geschlossen. Es kann aus zwei oder mehreren Teilen zusammengeschweißt sein, wobei die Schweißnähte in Figur 1 nicht veranschaulicht sind. Vorzugsweise ist das Gefäß 2 ohne
Schweiß- und Lötnähte, d.h. ohne Schweiß- und Lötoperation ausgebildet. Dazu wird zunächst ein hohlzylindrischer Rohling erzeugt, der bereits den oberen Abschluss 4 enthält. Wenn alle später erläuterten Einbauten in dem Gefäß 2 plat- ziert sind, wird dieses an seinen Boden 5 in einem Rollformvorgang oder in einem alternativen Umformvorgang soweit geschlossen, dass lediglich noch die .durch den Stopfen 6 zu verschließende Öffnung verbleibt . Dieses Fertigungsverfahren erlaubt es, das Gefäß 2 auch dann mit relativ geringen Wand- stärken herzustellen, wenn es auf sehr hohe Berstdrücke von beispielsweise über 200 bar auszulegen ist. Sonst beim Schweißen und Löten auftretende, durch die Temperaturbeanspruchung auftretende Strukturveränderungen des Materials werden ausgeschlossen.
Durch den Abschluss 4 führen zwei Rohre 7, 8 in den von dem Gefäß 2 umschlossenen, aus Figur 2 ersichtlichen Innenraum 9 hinein bzw. aus diesem heraus. Die Enden der Rohre I1 8 durchsetzen den Abschluss 4 dabei parallel zueinander. Das Rohr 7 bildet die eingangsseitige Leitung zum Einleiten von Kältemittel in den Kältemittelsammler 1. Es führt zu einer Filter/Troσkner-Einheit 10, die in dem Innenraum 9 in einem gesonderten Gehäuse 11 untergebracht ist. Das in dem Innenraum 9 angeordnete Ende 12 des Rohrs 7 führt dabei zu einem πύttigen Anschluss, der an dem Gehäuse 11, d.h. genau genommen/ an seiner vorzugsweise ebenen Oberseite 13 angeordnet ist. Das Gehäuse 11 weist außerdem einen etwa zylindrischen Außenumfang 14 auf, dessen Durchmesser etwas geringer ist als der Innendurchmesser der Wandung 3, so dass zwischen beiden ein Schlitz ausgebildet ist. Um diesen definiert einzustellen und das Gehäuse 11 in dem Gefäß 2 zu zentrieren, ist der Außenumfang 14 mit radial nach außen vorspringenden Abstandshalternasen 15 versehen, die vorzugsweise in Form länglicher vertikal, d.h. axial orientierter Rippen 16, 17, 18 ausgebildet sind. An dem Außenumfang 14 sind außerdem Auslassfenster 19, 20, 21, 22, 23 (siehe Figur 2 und 3) ausgebildet, die den aus Figur 3 ersichtlichen Innenraum 24 des Gehäuses 11 auf seiner gesamten Umfangsflache zu dem Innen- räum 9 des Gefäßes 3 hin öffnen. Die Auslassfenster 19 bis 23 sind voneinander lediglich durch schmale Stege getrennt, die die an der Oberseite 13 liegende obere Abschlussplatte mit einem unteren Ring 25 verbinden, der einen in das Gehäuse 11 eingsetzten Boden 26 hält. Die Auslassfenster 19 bis 23 können mit einem Kunststoffgitter versehen sein, das die eingesetzten, später erläuterten Filter abstützt und insbesondere bei der Montage vor manueller Beschädigung schützt .
Der Boden 26 besteht vorzugsweise, wie das übrige Gehäuse 11 auch, aus Kunststoff. Er weist einen sich von einem ringförmigen Rand 27 aufwärts erstreckenden kegelförmigen Bodenabschnitt 28 auf, der einen Kegelwinkel von vorzugsweise etwa 130° bis 150° hat. Der Boden 26 ist vorzugsweise über nicht weiter veranschaulichte Rastmittel mit dem Ring
25 verbunden. Sein äußerer Rand 29 schließt mit der Oberkante des Rings 25 ab oder ist kurz oberhalb desselben angeordnet . Die Auslassfenster 19 bis 23 sind durch ein feinmaschiges Filter geschlossen. Dieses kann beispielsweise durch ein Edelstahlnetz, einen Edelstahlfilz oder dergleichen gebildet sein. Die Maschenweite liegt vorzugsweise im Bereich zwi- sehen 30 μm und 60 μm.
In dem Innenraum 24 des Gehäuses 11 ist ein Einlasskorb 31 angeordnet, der mit der oberen Abschlussplatte des Gehäuses 11 vorzugsweise einstückig verbunden ist. Der Einlass- korb 31 weist beispielsweise eine zylindrische Form auf. An seinem Umfang ist er mit Schlitzen 32 versehen. In seinem Boden sind Öffnungen 33 ausgebildet. Die Schlitze 32 und Öffnungen 33 weisen vorzugsweise eine Weite von nicht mehr als 0,8 mm auf. Jedenfalls aber ist die Weite der Schlitze 32 und Öffnungen 33 geringer als die Korngröße eines Trockengranulats, das den Innenraum 24 füllt. Dieses Granulat dient der Wasserabsorption.
Das Gehäuse 11 weist an einander diametral gegenüber liegenden oder auch an anderweitig zueinander positionierten Stellen nutartige, vorzugsweise etwa zylinderschalenförmige Ausnehmungen auf, durch die sich das Rohr 8 erstreckt. Es geht von einem offenen, oberhalb der Filter/Trockner-Einheit 10 befindlichen Ende vertikal nach unten zu dem Boden 5 des Gefäßes 2. Der entsprechende gerade Rohrabschnitt 34 geht dann unterhalb der Filter/Trockner-Einheit 10 in einen Rohrbogen 35 über, von dem ausgehend es mit einem weiteren Rohrabschnitt 36 wieder an der Filter/Trockner-Einheit 10 vorbei zu dem Abschluss 4 und durch diesen nach außen führt . Der Rohrbogen 35 verläuft dabei knapp oberhalb des Bodens 5, wie insbesondere aus Figur 5 hervorgeht. An seiner tiefsten Stelle, an der der Rohrbogen 35 dem Boden 5 am nächsten ist, ist der Rohrbogen mit einer Saugbohrung 37 versehen. Diese weist einen geringen Durchmesser auf und dient dazu, dem in dem Rohrbogen 35 fließenden Kältemittel Öl zuzusetzen.
Der insoweit beschriebene Kältemittelsammler 1 arbeitet wie folgt :
In Betrieb ist das Gefäß 2 vertikal angeordnet, d.h. seine Rohre 7, 8 führen im Wesentlichen vertikal in den Innenraum 9 hinein. Die Mittelachse der zylindrischen Wandung ist senkrecht orientiert. Durch das Rohr 7 fließt Kältemittel aus einer Kältemaschine zunächst in die Filter/Trockner- Einheit, die den Innenraum 9 in einen oberen Bereich 38, der als Dampfdom dient, und einen unteren Bereich 39, der als Flüssigkeitssammler dient, unterteilt. Das Kältemittel ist in der Regel ein Dreiphasengemisch, bestehend aus gasförmigem Kältemittel, flüssigem Kältemittel und flüssigen Ölpar- tikeln. Es tritt zunächst in den Einlasskorb 31 ein und ver- lässt diesen durch die Schlitze 32 und die Öffnungen 33, durch die es in die dichte Packung der vorzugsweise kugel- förmigen Trocknerkörper gelangt. Dabei wird durch die Öffnungen 32 der Bodenabschnitt 28 angeströmt, der die Strömung radial nach außen umleitet. Es ergibt sich eine relativ gleichmäßige, langsame Durchströmung der in dem Innenraum 24 gehaltenen Trocknerpackung. Flüssige Bestandteile, d.h. flüssiges Kältemittel und Öl gelangen auf den Bodenabschnitt 28 und laufen auf diesem nach außen ab. Sie verlassen die Filter/Trockner-Einheit 10 durch die Auslassfenster 19 bis 23 und rinnen dann an dem Ring 25 nach unten in den von dem Bereich 39 gebildeten Teilraum. Gasförmiges Kältemittel sam- melt sich hingegen vorwiegend in dem Bereich 38 des Innenraums 9, aus dem sie über das Rohr 8 abgezogen werden.
Unter der Filter/Trockner-Einheit 10 bildet sich ein Flüssigkeitsvorrat bestehend aus Öl und flüssigem Kältemit- tel. Wegen der unterschiedlichen Dichten scheiden sich beide voneinander. Dies gilt insbesondere, wenn als Kältemittel CO2 verwendet wird. Es bildet sich über dem Boden 5 ein Öl- volumen 40 mit einem Ölspiegel 41, auf dem ein flüssiges Kältemittelvolumen 42 mit einem Kältemittelspiegel 43 ruht. Der Ölspiegel 41 steht mindestens oberhalb der Saugbohrung 37. Der Kältemittelspiegel 43 steht mindestens unterhalb des Rands 29, vorzugsweise jedoch unterhalb des Rings 25.
Das in dem Bereich 38 vorhandene dampfförmige Kältemittel strömt durch den Rohrabschnitt 34 und den Rohrbogen 35, wobei es über die Saugbohrung 37 Öl mitnimmt. Die Saugbohrung 37 kann auch als Sickerbohrung angesehen werden, die den Ölzutritt in das Rohr 8 auf ein gewünschtes niedriges Maß beschränkt. Bedarfsweise können mehrere solcher Bohrungen vorgesehen werden. Außerdem kann zwischen dem Rohrbogen 35 und dem Berststopfen 6 ein Filter beispielsweise in Form eines Metallnetzes, Metallfilzes oder dergleichen angeordnet sein.
Die Filter/Trockner-Einheit 10 bewirkt nicht nur eine Trocknung des Kältemittels sondern zugleich eine so wirksame Unterteilung des Innenraums 9, dass von der gegebenenfalls siedenden oder durch äußere Bewegung schwappenden Oberfläche des Kältemittelvolumens 42 keine Spritzer in das offene Ende des Rohrabschnitts 34 gelangen. Es ist auf diese Weise ein einfacher, kombinierter Kältemittelsammler mit integrierter Filter/Trockner-Einheit 10 geschaffen.
Ein Kältemittelsammler 1 mit Filter/Trockner-Einheit 10 weist einen länglichen, vertikal orientierten Innenraum auf, der durch die Filter/Trockner-Einheit 10 in einen oberen Bereich 38 und einen unteren Bereich 39 unterteilt ist. Einströmendes Kältemittel wird über ein Rohr 7 der Filter/Trockner-Einheit 10 zugeleitet, die ihre Auslassfenster an ihrem Außenumfang hat, der mit der Wandung 3 des Gefäßes 2 des Kältemittelsammlers 1 einen relativ engen Spalt begrenzt. Flüssige Bestandteile tropfen nach unten ab und sammeln sich unterhalb der Filter/Trockner-Einheit. Gasförmige Bestandteile sammeln sich vorwiegend oberhalb der Filter/Trockner-Einheit 10.

Claims

Patentansprüche :
1. Kältemittelsammler (1)
mit einem druckfesten, aufrecht stehenden Gefäß (2) , das eine Wandung (3) , einen Boden (5) und einen oberen Abschluss (6) aufweist, die einen Innenraum (9) umschließen,
mit einem in den Innenraum (9) führenden Rohr (7) , das ein in dem Innenraum (9) angeordnetes Ende (12) aufweist
mit einer Filter/Trockner-Einheit (10) , die an das in dem Innenraum (9) liegenden Ende (12) des in den Innenraum (9) führenden Rohrs (7) angeschlossen und in einem Abstand oberhalb des Bodens (5) angeordnet ist,
mit einem aus dem Innenraum (9) herausführenden Rohr (8) , das ein in dem Innenraum (9) oberhalb der Filter/Trockner-Einheit (10) angeordnetes offenes Ende aufweist .
2. Kältemittelsammler nach Anspruch 1, dadurch gekenn- zeichnet, dass sich das aus dem Innenraum (9) herausführende Rohr (8) von seinem offenen Ende ausgehend zu einem an dem Boden (5) angeordneten Rohrbogen (35) und von diesem aufsteigend aus dem Gefäß (2) heraus erstreckt, wobei in dem Rohrbogen (35) wenigstens eine Ansaugöffnung (37) angeordnet ist.
3. Kältemittelsammler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung (3) des Gefäßes (2) zylindrisch ausgebildet ist. 006/001862
4. Kältemittelsammler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden (5) des Gefäßes (2) abgerundet ausgebildet ist .
5. Kältemittelsammler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Abschluss (4) des Gefäßes (2) flach ausgebildet ist und beide Rohre (7, 8) nebeneinander in das Gefäß (2) hinein bzw. aus diesem heraus führen.
6. Kältemittelsammler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Filter/Trockner-Einheit (10) den gesamten Querschnitt des Innenraums (9) einnimmt und mit der Wandung einen Ringspalt festlegt.
7. Kältemittelsammler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das aus dem Innenraum (9) herausführende Rohr (8) sowohl absteigend als auch aufsteigend zwi- sehen der Wandung (3) und der Filter/Trockner-Einheit (10) hindurchgeführt ist.
8. Kältemittelsammler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Filter/Trockner-Einheit (10) ein Gehäuse (11) mit einer flachen Oberseite (13) und einem etwa zylindrischen Außenumfang (14) aufweist, von dem sich Abstandshalternasen (15) zu der Wandung erstrecken, um sich an dieser abzustützen.
9. Kältemittelsammler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Filter/Trockner-Einheit (10) einen kegelförmigen Boden (26) aufweist.
10. Kältemittelsammler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Filter/Trockner-Einheit (10) an ihrer Oberseite (13) einen zentralen Anschluss aufweist, der mit dem in den Innenraum (24) führenden Rohr (7) verbunden ist .
11. Kältemittelsammler nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Filter/Trockner-Einheit (10) einen Aufnahmeraum (24) umschließt, in dem ein sich unmittel- bar an den zentralen Anschluss anschließender Einlasskorb (31) mit Einlassöffnungen (32, 33) angeordnet ist
12. Kältemittelsammler nach Anspruch 11, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Filter/Trockner-Einheit (10) die Einlassöffnungen als Löcher (33) oder Schlitze (32) ausgebildet sind, deren Weite -nicht größer als die Korngröße eines Trocknergranulats ist.
13. Kältemittelsammler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Filter/Trockner-Einheit (10) an ihrem Außenumfang Auslassfenster (19, 20, 21, 22, 23) aufweist.
14. Kältemittelsammler nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Filter/Trockner-Einheit (10) die Auslassfenster (19, 20, 21, 22, 23) nahezu den gesamten Außenumfang der Filter/Trockner-Einheit (10) einnehmen.
15. Kältemittelsammler nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslassfenster (19, 20, 21, 22, 23) der Filter/Trockner-Einheit (10) mit einem Filter (30) versehen sind.
16 . Kältemittelsammler nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , dass der Filter (30) der Filter/Trockner-Einheit (10 ) durch ein feinmaschiges Edelstahlnetz gebil det ist .
17. Kältemittelsammler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Filter/Trockner-Einheit (10) ein aus Kunststoff ausgebildetes Gehäuse (11) aufweist.
18. Kältemittelsammler nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Filter/Trockner-Einheit (10) einen Boden aufweist, der mit dem übrigen Gehäuse (11) verrastet ist.
19. Kältemittelsammler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Filter/Trockner-Einheit (10) etwa auf halber Höhe des Innenraums (9) oder darüber angeordnet ist .
20. Kältemittelsammler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansaugöffnung (37) an der dem Boden (5) zugewandten Unterseite des Rohrbogens (35) angeordnet ist.
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