EP2129978B1 - Kondensator für eine klimaanlage, insbesondere eines kraftfahrzeuges - Google Patents

Kondensator für eine klimaanlage, insbesondere eines kraftfahrzeuges Download PDF

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EP2129978B1
EP2129978B1 EP08716021A EP08716021A EP2129978B1 EP 2129978 B1 EP2129978 B1 EP 2129978B1 EP 08716021 A EP08716021 A EP 08716021A EP 08716021 A EP08716021 A EP 08716021A EP 2129978 B1 EP2129978 B1 EP 2129978B1
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EP
European Patent Office
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condenser
collector
section
refrigerant
pipe
Prior art date
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Not-in-force
Application number
EP08716021A
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English (en)
French (fr)
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EP2129978A2 (de
Inventor
Martin Kaspar
Kurt Molt
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Mahle Behr GmbH and Co KG
Original Assignee
Behr GmbH and Co KG
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Publication date
Application filed by Behr GmbH and Co KG filed Critical Behr GmbH and Co KG
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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
    • F25B39/00—Evaporators; Condensers
    • F25B39/04—Condensers
    • 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
    • F25B2339/00—Details of evaporators; Details of condensers
    • F25B2339/04—Details of condensers
    • F25B2339/044—Condensers with an integrated receiver
    • F25B2339/0441—Condensers with an integrated receiver containing a drier or a filter
    • 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
    • F25B40/00—Subcoolers, desuperheaters or superheaters
    • F25B40/04—Desuperheaters

Definitions

  • the invention relates to a condenser for an air conditioner according to claim 1, as far as the subject matter of the earlier patent application of the applicant with the file number 10 2005 005 187.1 is known.
  • Applicant's earlier patent application Serial No. 10 2005 005 187.1 relates to a refrigerant condenser having a condenser section and a subcooling section arranged above it - so-called subcooling section, in which the refrigerant is cooled below its condensation temperature.
  • the condenser also has laterally arranged collecting tubes and an integrated collector, which communicates via a first and a second overflow opening with the adjacent collecting tube or the condenser.
  • an insert is arranged, which has a downpipe, a filter-dryer unit and a riser, wherein the downpipe communicates on the input side with the last condensing section and the riser on the output side with the subcooling.
  • a dryer material a so-called molecular sieve
  • a mechanical sieve In the filter-dryer unit, a dryer material (a so-called molecular sieve) and a mechanical sieve are arranged, so that the refrigerant is released on the one hand from particles such as impurities while flowing through the filter-dryer unit and on the other hand dried.
  • a plug In the upper part of the collector, in the region of the overflow openings, a plug is arranged, which separates the incoming and outgoing refrigerant flows from each other.
  • an inflow chamber is arranged in the region of the first overflow opening (inflow opening) and an outflow chamber in the region of the second overflow opening (outflow opening), which on the one hand is delimited by the cylindrical wall of the collector and on the other hand by two plates or partitions and a closure part.
  • the downcomer closes down to the inflow chamber, through which the refrigerant flow entering from the condenser section is channeled and oriented in its flow direction downwards, ie in the direction of the bottom of the accumulator.
  • the downpipe ends far above the ground.
  • a dryer element is arranged in the collector on the ground, which is preferably designed as a nonwoven bag with trapped dryer granules and extends up to below the inflow chamber.
  • the refrigerant flow emerging from the downpipe can thus contact the dryer material, as a result of which water is withdrawn from the refrigerant.
  • a continuous from the bottom to the outflow chamber riser or suction pipe is arranged in the collector, through which the refrigerant is fed from bottom to top in the outflow chamber.
  • the riser is extended in its lower cross-sectional area and takes a filter element, preferably formed as a filter hat, positive or non-positive in itself.
  • the downpipe and the riser are integrally formed with each other and have a double cross section, characterized by a common partition, on.
  • the lower and the upper plate are integrally formed with riser and downpipe, so that when trained as a plastic injection molding an easy-to-use use results, which is inserted into the collector and secured by a closure part.
  • the assembly - or possibly the dismantling - can thus be done with one or two steps.
  • the drop tube of the invention is replaced by a flow channel formed by a dividing wall insert, the outer wall of the riser tube and the inner wall of the collector, so that two injection channels result.
  • the first flow channel has a flow cross section which is formed by the inner wall of the collector, by the outer wall of the riser and by a partition wall insert.
  • partition wall insert connects to a bottom part, which divides the inflow chamber.
  • the partition insert is angled approximately at right angles from the bottom part and is preferably formed integrally with the bottom part.
  • the dividing wall insert has two dividing wall strips, through which two injection channels are formed.
  • partition wall insert and / or the bottom part are attached to the riser or formed integrally therewith.
  • the upper part of the storage space can be divided off by the dividing wall insert or the dividing wall strip with respect to the injection channels.
  • the dryer is arranged in the storage space.
  • the dryer is designed as a fleece bag, fillable with dryer granules.
  • the riser, the partition wall insert, the bottom part and / or the partition wall are designed as an insert, preferably as a one-piece plastic injection-molded part.
  • Fig. 1 shows a multi-flow permeable cross-flow condenser 1, which has a tube fin block 2, laterally arranged manifolds 3, 4 and an integrated collector 5.
  • the pointing in alternate directions arrows P1, P2, P3, P4, P5 and P6 represent the flow directions of the refrigerant in individual pipe groups of the pipe fin block 2, not shown, wherein the refrigerant enters via a lower nozzle 3a and 3b via an overhead nozzle exit.
  • the pipe fin block 2 consists of a condensing section, which corresponds to the arrows P1 to P5, and a subcooling section, which is located above the condensing section, and which is identified by the arrow P6.
  • the subcooling section flows substantially liquid refrigerant, which is cooled by the ambient air, which acts on the condenser 1, below the condensation temperature of the refrigerant. Subsequently, the refrigerant leaves the condenser 1 via the connection 3b.
  • Fig. 2 shows - an embodiment of the invention - the collector 5 in a sectional view - without the adjacent manifold 4.
  • the collector 5 consists of two pipe sections, an upper extruded pipe section 5a and a lower, integrally connected to the upper pipe section 5a welded pipe section 5b.
  • the collector 5 is closed down by a bottom 6 (not detachable) and upwards by a sealing plug 7 (releasably).
  • the extruded pipe section 5a has a first overflow opening (inlet opening) and a second overflow opening 9 (outflow opening), through which refrigerant flows from the not shown adjacent manifold according to the arrow E and flows out according to the arrow A.
  • the outflow chamber 11 is formed by the upper plate 13, which has a circumferential sealing ring 14, and by the releasable sealing plug 7.
  • the lower plate 12 has in its central region an inlet opening 12a, which is followed by a down tube 15, which has a lower outlet opening 15a.
  • a dryer element designed as filled with dryer granulate nonwoven bag 16, resting on the floor 6, arranged.
  • the nonwoven bag 16 has a shape corresponding to the installation conditions, ie here an elongated, extending in the longitudinal direction of the collector mold, which leaves enough space for flowing around the nonwoven bag 16 for the exiting from the downcomer pipe 15 refrigerant flow.
  • refrigerant is stored, which is in liquid and gaseous phase; the liquid level should be above the outlet opening 15a of the downpipe 15.
  • the downpipe 15 is a riser 17, preferably integrally connected, which extends in the longitudinal direction of the collector 5 from the bottom 6 to the upper plate 13.
  • the latter has an outlet opening 13a, to which the upper end 17a of the riser 17 connects.
  • the riser 17 penetrates with its upper portion 17 a, the inflow chamber 10 and the plate 12 and forms with its central portion 17 b together with the adjacent downpipe 15 has a double cross-section, ie two divided by a common partition cross-sections for in opposite directions flowing refrigerant.
  • the lower portion 17 c of the riser 17 is widened in its cross-section and takes in - as seen in the drawing - a cylindrical filter element, which is designed as a so-called filter cap 18.
  • the filter hat 18 has on its cylindrical circumference window-like filter screens 18b (particle filter), is closed at its upper front end 18a and open at the opposite end 18c.
  • the riser 17 is with its lower front end on the floor 6 and has for the access of refrigerant to a breakthrough 17d.
  • rod-shaped spacers 20 are arranged and connected to the plate 13 - they abut with their upper ends to the underside of the sealing plug 7 and thus fix the plate 13 upwards.
  • the riser 17, the downpipe 15, the lower plate 12, the upper plate 13 and the spacers 20 are preferably made in one piece as a plastic injection molded part and thus form an insert which can be inserted into the collector 5 from above - with the plug plug 7 removed.
  • the nonwoven bag 16 is inserted.
  • the closure plug 7 is inserted and fixed so that it forms an upper stop for the entire use with riser 17.
  • the largely condensed refrigerant passes according to the arrow E (analogous to the mentioned earlier application) in the inflow chamber 10 and flows through the inlet opening 12a and the downpipe 15 in the direction of an arrow F down ,
  • the flow velocity of the refrigerant delays due to the cross-sectional widening, so that entrained gas bubbles can separate and rise upwards. Due to the flow guidance in the downpipe 15, the liquid refrigerant thus does not come into contact with the gas phase.
  • the refrigerant continues to flow down, thereby contacting the nonwoven bag 16 or the dryer granules contained therein, whereby moisture is removed from the refrigerant.
  • the refrigerant Arrived at the bottom 6 of the collector 5, the refrigerant is correspondingly deflected an arrow G and enters through the lower opening 18 c in the axial direction in the filter cap 18 a.
  • the refrigerant then flows in the radial direction through the window-like sieves 18b outward into the annular gap 19, wherein any entrained particles are retained by the sieves 18b and fall down to the bottom 6.
  • the refrigerant rises upward into the central region 17b and further into the upper region 17a of the riser 17.
  • the refrigerant leaves the collector 5 according to the arrow A and passes through the adjacent not shown Collector in the also not shown upper subcooling of the capacitor.
  • FIG. 3, 4 and 5 show a further embodiment, however, does not belong to the invention with a collector 21, which - as in the previous embodiment of two pipe sections, an upper extruded pipe section 21 a and a lower welded pipe section 21 b is composed.
  • a collector 21 which - as in the previous embodiment of two pipe sections, an upper extruded pipe section 21 a and a lower welded pipe section 21 b is composed.
  • In the upper tube piece 21a there are an inflow opening 22, which communicates with an inflow chamber 23, and an outflow opening 24, which communicates with an outflow chamber 25.
  • Inflow chamber 23 and outflow chamber 25 are separated from each other by a partition wall 26 formed as a disk and sealed on its circumference with spacers 26a.
  • the collector 21 is closed at the bottom by a bottom 27 and at the top by a detachable sealing plug 28.
  • a flow channel is arranged for flowing from the bottom 27 into the outflow chamber 25 refrigerant.
  • the riser 29 is on the floor 27 and extends in height, ie in the longitudinal direction of the collector 21 to the partition wall 26 which receives the upper end 29 a of the riser 29.
  • the lower end 29b has a shoulder 29c for entry of the refrigerant.
  • the riser 29 has a sleeve 30, which serves for the one-piece production of the riser 29.
  • a filter element 31 is arranged in the lower region of the riser 29, which filter element 18 according to the embodiment of Fig. 2 corresponds, ie in form, arrangement and function.
  • a flow channel for inflowing refrigerant is provided, which is formed not by a closed pipe cross-section (in the form of a downpipe), but by a partition wall insert 32, the outer wall of the riser 29 and the inner wall of the pipe section 21 b.
  • the partition wall insert 32 consists of two partition wall strips 32a, 32b, which abut with their inner longitudinal edges on the riser 29 and with its outer longitudinal edges against the inner wall of the collector 21.
  • the dividing wall strips 32a, 32b are connected to a bottom part 33 which delimits the inflow chamber 23 downwards (in the direction of the bottom 27) but leaves open on both sides of the riser pipe 29 two passage cross sections for the inflowing refrigerant which form the inlet to two injection channels 34 (cf. , Fig. 5 ).
  • the dividing wall strips 32a, 32b and the bottom part 33 are preferably formed in one piece and connected to the riser 29, inter alia via a web 33a.
  • a storage space 35 is arranged, in which in particular the gaseous phase of the refrigerant can collect.
  • the liquid level S of the refrigerant that is to say the separating plane between liquid and gaseous phase, is located in the region of the dividing wall strips 32a, 32b.
  • Fig. 5 shows a cross section corresponding to the plane VV with a view of the bottom part 33 and arranged on either side of the riser 29 injection channels 34.
  • the cross section of the injection pipe 29 is slightly flattened, so that a good space utilization within the circular cross-section of the collector 21 for the injection channels 34 results and on the other hand a sufficiently large cross-section for the storage space 35 is available, in particular for the accommodation of the desiccant 36th
  • the riser 29, the bottom part 33 with partition insert 32 and the partition wall 26 with spacers 26a may preferably be made in one piece as a plastic injection molded part and thus form an insert, which - Together with the nonwoven bag 36 - inserted into the collector 21 and can be fixed there.
  • the function of the collector described above is basically the same as in the previous embodiment according to Fig. 2 , Different is - as already mentioned - the geometric design of the flow channel, which adjoins the inflow chamber 23 and leads down.
  • the downpipe 15 according to Fig. 2 is here substituted by the injection channels 34.
  • the inflowing according to arrow E refrigerant thus flows through the two injection channels 34 down, following the arrow F, wherein the refrigerant is deprived of moisture by the granules.
  • the refrigerant enters the bottom pipe 27 through the opening 29c in the riser 29, rises according to the dashed arrow H up to the outflow chamber 25, from which the refrigerant according to the arrow A exits.
  • the injection channels 34 ensures that the inflowing refrigerant is not with any gas cushion, which could be located in the upper part of the storage space 35, comes in contact so far down that the incoming refrigerant flow directly into the liquid phase of the refrigerant opens.
  • the liquid level S which has a geodetic height h with respect to the lower edge of the dividing wall strips 32a, 32b, is shown by way of example in the storage chamber 35.
  • the mirror S is variable in the course of the operation of the air conditioner, d. H. it can be higher or lower.
  • the length of the injection channels 34 should be such that the height h is always positive, i. H. immerse the lower edges of the dividing wall strips 32a, 32b in liquid refrigerant.

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Kondensator für eine Klimaanlage gemäß Patentanspruch 1, soweit dessen Gegenstand durch die ältere Patentanmeldung der Anmelderin mit dem Aktenzeichen 10 2005 005 187.1 bekannt ist.
  • Die ältere Patentanmeldung der Anmelderin mit dem Aktenzeichen 10 2005 005 187.1 betrifft einen Kältemittel-Kondensator mit einem Kondensierabschnitt und einem darüber angeordneten Unterkühlabschnitt - so genannte Unterkühlstrecke, in welcher das Kältemittel unterhalb seine Kondensationstemperatur abgekühlt wird. Der Kondensator weist ferner seitlich angeordnete Sammelrohre und einen integrierten Sammler auf, welcher über eine erste und eine zweite Überströmöffnung mit dem benachbarten Sammelrohr bzw. dem Kondensator kommuniziert. Im Sammler ist ein Einsatz angeordnet, welcher ein Fallrohr, eine Filter-Trockner-Einheit und ein Steigrohr aufweist, wobei das Fallrohr eingangsseitig mit dem letzten Kondensierabschnitt und das Steigrohr ausgangsseitig mit der Unterkühlstrecke kommuniziert. In der Filter-Trockner-Einheit sind ein Trocknermaterial (ein so genanntes Molekularsieb) sowie ein mechanisches Sieb angeordnet, sodass das Kältemittel beim Durchströmen der Filter-Trockner-Einheit einerseits von Partikeln wie Verunreinigungen befreit und andererseits getrocknet wird. Im oberen Teil des Sammlers, im Bereich der Überströmöffnungen, ist ein Stopfen angeordnet, welcher die ein- und austretenden Kältemittelströme voneinander trennt.
  • Ähnliche Kältemittel-Kondensatoren, d. h. mit oben liegender Unterkühlstrecke und mit einem Steigrohr im Sammler sind durch die DE 199 12 381 A1 der Anmelderin sowie durch die DE 102 50 384 A1 und die DE 103 45 921 A1 bekannt.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Gegenstand der oben genannten älteren Patentanmeldung der Anmelderin weiter zu verbessern, insbesondere hinsichtlich der Filter-Trockner-Funktion.
  • Diese Aufgabe wird jeweils durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Gemäß der Lösung sind im Bereich der ersten Überströmöffnung (Einströmöffnung) eine Einströmkammer und im Bereich der zweiten Überströmöffnung (Ausströmöffnung) eine Ausströmkammer angeordnet, welche einerseits durch die zylindrische Wandung des Sammlers und andererseits durch zwei Teller bzw. Trennwände und ein Verschlussteil begrenzt werden. Hiermit wird der Vorteil erreicht, dass die Führung des Kältemittels im Ein- und Ausströmbereich vereinfacht wird, beispielsweise entfällt ein entsprechender Stopfen, welcher in diesem Bereich in der älteren Anmeldung vorgesehen ist.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung schließt sich an die Einströmkammer nach unten das Fallrohr an, durch welches die aus dem Kondensierabschnitt eintretende Kältemittelströmung kanalisiert und in ihrer Strömungsrichtung nach unten, d. h. in Richtung Boden des Sammlers ausgerichtet wird. Das Fallrohr endet weit oberhalb des Bodens. Damit wird der Vorteil erreicht, dass die nach unten austretende Kältemittelströmung infolge der plötzlichen Querschnittserweiterung verzögert wird, wodurch mitgeführte Gasblasen sich abscheiden und aufsteigen können. Sie sammeln sich in einem Raum unterhalb der Einströmkammer.
  • In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist im Sammler ein Trocknerelement auf dem Boden angeordnet, welches vorzugsweise als Vliesbeutel mit eingeschlossenem Trocknergranulat ausgebildet ist und sich nach oben bis unterhalb der Einströmkammer erstreckt. Die aus dem Fallrohr austretende Kältemittelströmung kann somit das Trocknermaterial kontaktieren, wodurch dem Kältemittel Wasser entzogen wird.
  • In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist im Sammler ein vom Boden bis zur Ausströmkammer durchgehendes Steig- oder Saugrohr angeordnet, durch welches das Kältemittel von unten nach oben in die Ausströmkammer geführt wird. Vorteilhafterweise ist das Steigrohr in seinem unteren Querschnittsbereich erweitert und nimmt ein Filterelement, vorzugsweise als Filterhut ausgebildet, form- oder kraftschlüssig in sich auf. Damit wird eine einfache, austauschbare und raumsparende Anordnung des Filterelements innerhalb des Saugrohres erreicht, verbunden mit einer effektiven Filterwirkung. Gleichzeitig werden somit Filter- und Trocknerelement körperlich getrennt, was einen vereinfachten Austausch ermöglicht.
  • In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind das Fallrohr und das Steigrohr einstückig miteinander ausgebildet und weisen einen Doppelquerschnitt, gekennzeichnet durch eine gemeinsame Trennwand, auf. Optional sind auch der untere und der obere Teller einstückig mit Steig- und Fallrohr ausgebildet, sodass sich bei einer Ausbildung als Kunststoffspritzteil ein einfach zu handhabender Einsatz ergibt, welcher in den Sammler eingesteckt und durch ein Verschlussteil gesichert wird. Die Montage - oder gegebenenfalls auch die Demontagen - kann somit mit ein oder zwei Handgriffen erfolgen.
  • Gemäß einer nicht zur Erfindung gehörenden Lösung wird das Fallrohr der Erfindung durch einen Strömungskanal ersetzt, der durch einen Trennwandeinsatz, die Außenwand des Steigrohres und die Innenwand des Sammlers gebildet wird, sodass sich zwei Einspritzkanäle ergeben. Damit wird der Vorteil einer besseren Volumenausnutzung des Sammlers erreicht: Insbesondere kann mehr Trockenmittel im Bevorratungsraum untergebracht werden. Darüber hinaus kann der gesamte Einsatz spritzgusstechnisch einfacher und weniger materialaufwändig hergestellt werden.
  • Vorteilhaft ist, dass der erste Strömungskanal einen Strömungsquerschnitt aufweist, der durch die Innenwand des Sammlers, durch die Außenwand des Steigrohres und durch einen Trennwandeinsatz gebildet ist.
  • Vorteilhaft ist, dass der Trennwandeinsatz an ein Bodenteil anschließt, welches die Einströmkammer abteilt.
  • Vorteilhaft ist, dass der Trennwandeinsatz etwa rechtwinklig vom Bodenteil abgewinkelt und vorzugsweise einstückig mit dem Bodenteil ausgebildet ist.
  • Vorteilhaft ist, dass der Trennwandeinsatz zwei Trennwandstreifen aufweist, durch welche zwei Einspritzkanäle gebildet werden.
  • Vorteilhaft ist, dass der Trennwandeinsatz und/oder das Bodenteil am Steigrohr befestigt oder einstückig mit diesem ausgebildet sind.
  • Vorteilhaft ist, dass unterhalb der Einströmkammer, insbesondere unterhalb des Bodenteils ein Bevorratungsraum für flüssiges und gasförmiges Kältemittel angeordnet ist.
  • Vorteilhaft ist, dass der obere Teil des Bevorratungsraumes durch den Trennwandeinsatz respektive die Trennwandstreifen gegenüber den Einspritzkanälen abteilbar ist.
  • Vorteilhaft ist, dass der Trockner im Bevorratungsraum angeordnet ist.
  • Vorteilhaft ist, dass der Trockner als Vliesbeutel, füllbar mit Trocknergranulat, ausgebildet ist.
  • Vorteilhaft ist, dass das Steigrohr, der Trennwandeinsatz, das Bodenteil und/oder die Trennwand als Einsatz, vorzugsweise als einstückiges Kunststoffspritzteil ausgebildet sind.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen
    • Fig. 1
    einen Querstromkondensator mit oben liegender Unterkühlstrecke und seitlich angeordnetem integrierten Sammler,
    Fig. 2
    den Sammler in Schnittdarstellung,
    Fig. 3
    einen weiteren abgewandelten Sammler in Schnittdarstellung, der nicht zur Erfindung gehört
    Fig. 4
    den Sammler gemäß Fig. 3 in 3-D-Darstellung und
    Fig. 5
    einen Schnitt entlang der Linie V-V in Fig. 3.
  • Fig. 1 zeigt einen mehrflutig durchströmbaren Querstromkondensator 1, welcher einen Rohrrippenblock 2, seitlich angeordnete Sammelrohre 3, 4 sowie einen integrierten Sammler 5 aufweist. Die in abwechselnde Richtungen weisenden Pfeile P1, P2, P3, P4, P5 und P6 stellen die Strömungsrichtungen des Kältemittels in einzelnen nicht näher dargestellten Rohrgruppen des Rohrrippenblockes 2 dar, wobei das Kältemittel über einen unten liegenden Stutzen 3a eintritt und über einen oben liegenden Stutzen 3b austritt. Der Rohrrippenblock 2 besteht aus einem Kondensierabschnitt, welcher den Pfeilen P1 bis P5 entspricht, und einem oberhalb des Kondensierabschnittes angeordneten Unterkühlabschnitt, welcher durch den Pfeil P6 gekennzeichnet ist. Im Unterkühlabschnitt strömt im Wesentlichen flüssiges Kältemittel, welches durch die Umgebungsluft, welche den Kondensator 1 beaufschlagt, unter die Kondensationstemperatur des Kältemittels abgekühlt wird. Anschließend verlässt das Kältemittel über den Stutzen 3b den Kondensator 1.
  • Fig. 2 zeigt - ein Ausführungsbeispiel der Erfindung - den Sammler 5 in einer Schnittdarstellung - ohne das benachbarte Sammelrohr 4. Der Sammler 5 besteht aus zwei Rohrstücken, einem oberen extrudierten Rohrstück 5a und einem unteren, mit dem oberen Rohrstück 5a stoffschlüssig verbundenen geschweißten Rohrstück 5b. Der Sammler 5 wird nach unten durch einen Boden 6 (nicht lösbar) und nach oben durch einen Verschlussstopfen 7 (lösbar) abgeschlossen. Das extrudierte Rohrstück 5a weist eine erste Überströmöffnung (Einströmöffnung) und eine zweite Überströmöffnung 9 (Ausströmöffnung) auf, durch welche Kältemittel aus dem nicht dargestellten benachbarten Sammelrohr entsprechend dem Pfeil E einströmt und entsprechend dem Pfeil A ausströmt. Der Aufbau und die Anordnung des nicht dargestellten benachbarten Sammelrohres 4 entsprechen der in der Beschreibungseinleitung genannten älteren Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen 10 2005 005 187.1. Im Bereich der Einströmöffnung 8 ist eine Einströmkammer 10 für das Kältemittel und im Bereich der Ausströmöffnung 9 eine Ausströmkammer 11 für das austretende Kältemittel angeordnet, wobei die Einströmkammer 10 in axialer Richtung durch einen unteren Teller 12 und durch einen oberen Teller 13, welcher als Trennwand zwischen den beiden Überströmöffnungen 8, 9 angeordnet ist, begrenzt wird. Die Ausströmkammer 11 wird durch den oberen Teller 13, der einen umlaufenden Dichtring 14 aufweist, und durch den lösbaren Verschlussstopfen 7 gebildet. Der untere Teller 12 weist in seinem mittleren Bereich eine Eintrittsöffnung 12a auf, an welche sich nach unten ein Fallrohr 15 anschließt, welches eine untere Austrittsöffnung 15a aufweist. Unterhalb der Einströmkammer 10 ist ein Trocknerelement, ausgebildet als mit Trocknergranulat gefüllter Vliesbeutel 16, auf dem Boden 6 ruhend, angeordnet. Der Vliesbeutel 16 hat eine den Einbauverhältnissen entsprechende Gestalt, d. h. hier eine längliche, sich in Längsrichtung des Sammlers erstreckende Form, die für die aus dem Fallrohr 15 austretende Kältemittelströmung genügend Raum zum Umströmen des Vliesbeutels 16 belässt. Im Sammler 5 wird Kältemittel gespeichert, welches in flüssiger und gasförmiger Phase vorliegt; der Flüssigkeitsspiegel soll oberhalb der Austrittsöffnung 15a des Fallrohres 15 liegen.
  • Mit dem Fallrohr 15 ist ein Steigrohr 17, vorzugsweise einstückig verbunden, welches sich in Längsrichtung des Sammlers 5 vom Boden 6 bis zum oberen Teller 13 erstreckt. Letzterer weist eine Austrittsöffnung 13a auf, an welche das obere Ende 17a des Steigrohres 17 anschließt. Das Steigrohr 17 durchsetzt mit seinem oberen Bereich 17a die Einströmkammer 10 und den Teller 12 und bildet mit seinem mittleren Bereich 17b zusammen mit dem benachbarten Fallrohr 15 einen Doppelquerschnitt, d. h. zwei durch eine gemeinsame Trennwand abgeteilte Querschnitte für das in entgegengesetzte Richtungen strömende Kältemittel. Der untere Bereich 17c des Steigrohres 17 ist in seinem Querschnitt erweitert und nimmt in sich - wie aus der Zeichnung ersichtlich - ein zylinderförmiges Filterelement auf, welches als so genannter Filterhut 18 ausgebildet ist. Zwischen dem zylinderförmigen Filterhut 18 und dem zylinderförmigen Abschnitt 17c des Steigrohres 17 ist ein Ringspalt 19 belassen. Der Filterhut 18 weist auf seinem zylindrischen Umfang fensterartige Filtersiebe 18b (Partikelfilter) auf, ist an seinem oberen stirnseitigen Ende 18a geschlossen und an dem gegenüberliegenden Ende 18c offen. Das Steigrohr 17 steht mit seinem unteren Stirnende auf dem Boden 6 und weist für den Zutritt von Kältemittel einen Durchbruch 17d auf. Auf der Oberseite des oberen Tellers 13 sind vier etwa auf den Umfang verteilte, stabförmige Abstandshalter 20 angeordnet und mit dem Teller 13 verbunden - sie stoßen mit ihren oberen Enden an die Unterseite des Verschlussstopfens 7 an und fixieren somit den Teller 13 nach oben. Das Steigrohr 17, das Fallrohr 15, der untere Teller 12, der obere Teller 13 sowie die Abstandshalter 20 sind vorzugsweise einstückig als Kunststoffspritzteil hergestellt und bilden somit einen Einsatz, welcher von oben - bei entferntem Verschlusstopfen 7 - in den Sammler 5 eingeführt werden kann. Gleichzeitig oder vorher wird der Vliesbeutel 16 mit eingeschoben. Dann wird der Verschlusstopfen 7 eingesetzt und fixiert, sodass er einen oberen Anschlag für den gesamten Einsatz mit Steigrohr 17 bildet.
  • Im Folgenden wir die Funktion der erfindungsgemäßen Trockner- und Filtereinrichtung beschrieben: Das weitestgehend kondensierte Kältemittel gelangt entsprechend dem Pfeil E (analog der erwähnten älteren Anmeldung) in die Einströmkammer 10 und strömt durch die Eintrittsöffnung 12a und das Fallrohr 15 in Richtung eines Pfeils F nach unten. Beim Austritt aus der Austrittsöffnung 15a, die in flüssiges Kältemittel eintaucht, verzögert sich die Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittels aufgrund der Querschnittserweiterung, sodass sich mitgeführte Gasblasen abscheiden und nach oben steigen können. Durch die Strömungsführung im Fallrohr 15 kommt das flüssige Kältemittel also nicht mit der Gasphase in Kontakt. Das Kältemittel strömt weiter nach unten und kontaktiert dabei den Vliesbeutel 16 bzw. das darin enthaltene Trocknergranulat, wodurch dem Kältemittel Feuchtigkeit entzogen wird. Am Boden 6 des Sammlers 5 angelangt, wird das Kältemittel entsprechend einem Pfeil G umgelenkt und tritt durch die untere Öffnung 18c in axialer Richtung in den Filterhut 18 ein. Das Kältemittel strömt dann in radialer Richtung durch die fensterartigen Siebe 18b nach außen in den Ringspalt 19, wobei etwaige mitgeführten Partikel durch die Siebe 18b zurückgehalten werden und nach unten auf den Boden 6 fallen. Entsprechend einem Pfeil H steigt das Kältemittel nach oben in den mittleren Bereich 17b und weiter in den oberen Bereich 17a des Steigrohres 17. Über die Austrittsöffnung 13a im oberen Teller 13 verlässt das Kältemittel entsprechend dem Pfeil A den Sammler 5 und tritt über das nicht dargestellte benachbarte Sammelrohr in den ebenfalls nicht dargestellten oberen Unterkühlabschnitt des Kondensators ein.
  • Fig. 3, Fig. 4 und Fig. 5 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel das jedoch nicht zur Erfindung gehört mit einem Sammler 21, der - wie im vorherigen Ausführungsbeispiel aus zwei Rohrstücken, einem oberen extrudierten Rohrstück 21 a und einem unteren geschweißten Rohrstück 21 b zusammengesetzt ist. Im oberen Rohrstück 21a befinden sich eine Einströmöffnung 22, die mit einer Einströmkammer 23 kommuniziert, sowie eine Ausströmöffnung 24, die mit einer Ausströmkammer 25 kommuniziert. Einströmkammer 23 und Ausströmkammer 25 sind durch eine als Scheibe ausgebildete, auf ihrem Umfang abgedichtete Trennwand 26 mit Abstandshaltern 26a voneinander abgeteilt. Der Sammler 21 ist nach unten durch einen Boden 27 und nach oben durch einen lösbaren Verschlussstopfen 28 abgeschlossen. Im Sammler 21 ist ein als Steigrohr 29 ausgebildeter Strömungskanal für vom Boden 27 in die Ausströmkammer 25 strömendes Kältemittel angeordnet. Das Steigrohr 29 steht auf dem Boden 27 und erstreckt sich in der Höhe, d. h. in Längsrichtung des Sammlers 21 bis zur Trennwand 26, welche das obere Ende 29a des Steigrohres 29 aufnimmt. Das untere Ende 29b weist einen Absatz 29c zum Eintritt des Kältemittels auf. Im mittleren Bereich weist das Steigrohr 29 eine Muffe 30 auf, welche der einstückigen Fertigung des Steigrohres 29 dient. Wie aus Fig. 4 ersichtlich, ist im unteren Bereich des Steigrohres 29 ein Filterelement 31 angeordnet, welches dem Filterelement 18 gemäß Ausführungsbeispiel von Fig. 2 entspricht, d. h. in Form, Anordnung und Funktion.
  • Abweichend vom Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 ist ein Strömungskanal für einströmendes Kältemittel vorgesehen, der nicht durch einen geschlossenen Rohrquerschnitt (in Form eines Fallrohres), sondern durch einen Trennwandeinsatz 32, die Außenwand des Steigrohres 29 und die Innenwand des Rohrstückes 21 b gebildet wird. Der Trennwandeinsatz 32 besteht aus zwei Trennwandstreifen 32a, 32b, welche mit ihren inneren Längskanten an das Steigrohr 29 und mit ihrem äußeren Längskanten an die Innenwand des Sammlers 21 anstoßen. Die Trennwandstreifen 32a, 32b sind mit einem Bodenteil 33 verbunden, welches die Einströmkammer 23 nach unten (in Richtung des Bodens 27) begrenzt, jedoch beiderseits des Steigrohres 29 zwei Durchtrittsquerschnitte für das einströmende Kältemittel freilässt, welche den Eintritt zu zwei Einspritzkanälen 34 bilden (vgl. Fig. 5). Die Trennwandstreifen 32a, 32b und das Bodenteil 33 sind vorzugsweise einstückig ausgebildet und mit dem Steigrohr 29 verbunden, unter anderem über einen Steg 33a. Unterhalb des Bodenteiles 33, d. h. auf der der Einströmkammer 23 abgewandten Seite ist ein Bevorratungsraum 35 angeordnet, in welchem sich insbesondere die gasförmige Phase des Kältemittels sammeln kann. Der Flüssigkeitsspiegel S des Kältemittels, also die Trennebene zwischen flüssiger und gasförmiger Phase, befindet sich im Bereich der Trennwandstreifen 32a, 32b. Innerhalb des Bevorratungsraumes 35, welcher sich vom Bodenteil 33 bis zum Boden 27 des Sammlers 21 erstreckt, ist ein Trocknerelement in Form eines Vliesbeutels 36, gefüllt mit Granulat, angeordnet.
  • Fig. 5 zeigt einen Querschnitt entsprechend der Ebene V-V mit Blick auf das Bodenteil 33 und die beiderseits des Steigrohres 29 angeordneten Einspritzkanäle 34. Der Querschnitt des Einspritzrohres 29 ist etwas abgeflacht, sodass sich eine gute Raumausnutzung innerhalb des Kreisquerschnittes des Sammlers 21 für die Einspritzkanäle 34 ergibt und anderseits ein hinreichend großer Querschnitt für den Bevorratungsraum 35 zur Verfügung steht, insbesondere für die Unterbringung des Trockenmittels 36.
  • Das Steigrohr 29, das Bodenteil 33 mit Trennwandeinsatz 32 sowie die Trennwand 26 mit Abstandshaltern 26a können vorzugsweise einstückig als Kunststoffspritzteil hergestellt werden und bilden damit einen Einsatz, welcher - zusammen mit dem Vliesbeutel 36 - in den Sammlers 21 eingeschoben und dort fixiert werden kann.
  • Die Funktion des oben beschriebenen Sammlers ist prinzipiell die gleiche wie beim vorherigen Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2. Unterschiedlich ist - wie bereits erwähnt - die geometrische Ausbildung des Strömungskanals, der sich an die Einströmkammer 23 anschließt und nach unten führt. Das Fallrohr 15 gemäß Fig. 2 ist hier durch die Einspritzkanäle 34 substituiert. Das gemäß Pfeil E einströmende Kältemittel strömt also durch die beiden Einspritzkanäle 34 nach unten, dem Pfeil F folgend, wobei dem Kältemittel durch das Granulat Feuchtigkeit entzogen wird. Entsprechend dem Pfeil G tritt das Kältemittel am Boden 27 durch die Öffnung 29c in das Steigrohr 29 ein, steigt entsprechend dem gestrichelten Pfeil H nach oben bis in die Ausströmkammer 25, aus welcher das Kältemittel entsprechend dem Pfeil A austritt.
  • Durch die Einspritzkanäle 34 ist gewährleistet, dass das einströmende Kältemittel nicht mit einem etwaigen Gaspolster, welches sich im oberen Teil des Bevorratungsraumes 35 befinden könnte, in Kontakt kommt, vielmehr soweit nach unten geführt wird, dass der eintretende Kältemittelstrom direkt in die flüssige Phase des Kältemittels einmündet. In der Bevorratungskammer 35 ist der Flüssigkeitsspiegel S beispielhaft eingezeichnet, welcher gegenüber der Unterkante der Trennwandstreifen 32a, 32b eine geodätische Höhe h aufweist. Der Spiegel S ist im Laufe des Betriebes der Klimaanlage variabel, d. h. er kann höher oder niedriger liegen. Die Länge der Einspritzkanäle 34 sollte jedoch so bemessen sein, dass die Höhe h immer positiv ist, d. h. die Unterkanten der Trennwandstreifen 32a, 32b in flüssiges Kältemittel eintauchen.

Claims (12)

  1. Kondensator (1) für eine Klimaanlage, insbesondere eines Kraftfahrzeuges mit einem Rohrippenblock (2) und seitlich angeordneten Sammelrohren (3, 4), wobei der Rohrrippenblock (2) waagerecht verlaufende Rohre, einen Kondensierabschnitt (P1 bis P5) und einen oberhalb des Kondensierabschnittes angeordneten Unterkühlabschnitt (P6) aufweist, sowie mit einem parallel zu einem der Sammelrohre angeordneten, einen Trockner, einen Filter, ein Fallrohr (15), sowie ein Steigrohr (17) aufnehmenden Sammler (5), welcher über eine erste Überströmöffnung (8) mit dem Kondensierabschnitt (P5) und über eine zweite Überströmöffnung (9) mit dem Unterkühlabschnitt (P6) in Kältemittelverbindung steht, wobei das Fallrohr (15) eintrittsseitig mit der ersten Überströmöffnung (8) über eine im Sammler (5) angeordnete Einströmkammer (10) kommuniziert, dadurch gekennzeichnet, dass die Einströmkammer (10) durch einen unteren Teller (12) und einen oberen Teller (13) begrenzt ist.
  2. Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sammler (5) einen Boden (6) aufweist, und dass zwischen der Einströmkammer (10) und dem Boden (6) ein Trocknerelement (16) angeordnet ist.
  3. Kondensator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Trocknerelement als Vliesbeutel (16), füllbar mit einem Trocknergranulat, ausgebildet ist.
  4. Kondensator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb der Einströmkammer (10) eine Ausströmkammer (11) im Sammler (5) angeordnet ist, die durch den oberen Teller (13) und durch ein Verschlussteil (7) begrenzt ist.
  5. Kondensator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Steigrohr (7) eine Länge vom Boden (6) bis zur Ausströmkammer (11) aufweist.
  6. Kondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Fallrohr (15) und das Steigrohr (17) miteinander verbunden sind.
  7. Kondensator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Fallrohr (15) und das Steigrohr (17) einstückig ausgebildet sind und über den Bereich einer gemeinsamen Länge einen Doppelquerschnitt aufweisen.
  8. Kondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Steigrohr (17) einen unteren Bereich (17c) aufweist, in dem das Filterelement (18) aufgenommen ist.
  9. Kondensator nach Anspruch 8,. dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement als Filterhut (18) ausgebildet ist, welcher axial (Pfeil G) anströmbar und radial (Pfeil H) abströmbar ist.
  10. Kondensator nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Filterhut (18) form- und/oder kraftschlüssig im Steigrohr (17, 17c) aufgenommen und fixierbar ist.
  11. Kondensator nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Steigrohr(17) im Bereich des Filterhutes (18) einen erweiterten Querschnitt (17c) aufweist und mit dem Filterhut (18) einen Ringspalt (19) bildet.
  12. Kondensator nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass das Fallrohr (15), das Steigrohr (17), unterer und oberer Teller (12, 13) ein- oder mehrstückig aus Kunststoff herstellbar sind.
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