EP3039356A1 - Vorrichtung mit granulatbefüllung - Google Patents

Vorrichtung mit granulatbefüllung

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EP3039356A1
EP3039356A1 EP14749853.9A EP14749853A EP3039356A1 EP 3039356 A1 EP3039356 A1 EP 3039356A1 EP 14749853 A EP14749853 A EP 14749853A EP 3039356 A1 EP3039356 A1 EP 3039356A1
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EP
European Patent Office
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granules
fluid
refrigerant
collector
amount
Prior art date
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Granted
Application number
EP14749853.9A
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English (en)
French (fr)
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EP3039356B1 (de
Inventor
Uwe FÖRSTER
Martin Kaspar
Sabine BITZER
Roger Gorges
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Mahle International GmbH
Original Assignee
Mahle International GmbH
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Publication date
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Publication of EP3039356A1 publication Critical patent/EP3039356A1/de
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Publication of EP3039356B1 publication Critical patent/EP3039356B1/de
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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
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    • F28D1/05366—Assemblies of conduits connected to common headers, e.g. core type radiators
    • F28D1/05375—Assemblies of conduits connected to common headers, e.g. core type radiators with particular pattern of flow, e.g. change of flow direction
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    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
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    • F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/0061—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for phase-change applications
    • F28D2021/0063—Condensers

Definitions

  • the invention relates to a device having a fluid inlet and a fluid outlet, the device being in fluid communication with the refrigerant circuit via the fluid inlet and the fluid outlet, the device having a granulate through which a quantity of fluid from the refrigerant can be received.
  • condensers are used to cool the refrigerant to the condensation temperature and to condense the refrigerant.
  • capacitors have a collector in which a volume of refrigerant is kept in order to compensate for volume fluctuations in the refrigerant circuit and to achieve a stable supercooling of the refrigerant.
  • additional means for drying and / or filtering the refrigerant are provided in the collector.
  • the means for drying is regularly formed by a granulate.
  • the granules occupy a volume fraction of the collector or the condenser, whereby the filling volume for the refrigerant is reduced.
  • the space available for the condenser or the collector within the motor vehicle is constantly decreasing, so that the total volume of the condenser or the collector to be realized overall also has to be reduced continuously.
  • a disadvantage of the solutions in the prior art is in particular that the receiving volume of the condenser or the collector for refrigerant due to the arrangement of granules for drying the refrigerant and the ever-decreasing dimensions of the capacitor or the collector constantly decreases.
  • a calculation of the granules contained in the device according to the formula given above is particularly advantageous, since so the interpretation of the amount of granules on the basis of the amount of fluid to be absorbed in the refrigerant circuit or in the capacitor happens.
  • the amount of fluid that can be absorbed per gram of granules WA is in a range of 0.1 to 0.4, preferably in a range of 0.2 to 0.3, preferably in a range of 0.23 to 0.25 is.
  • An ingestible amount of fluid per gram of granules in the range specified above is particularly advantageous, since the smallest possible total volume of the granules, the largest possible amount of the fluid can be added. This results in advantages in terms of the required installation space of the device or of a device connected to the collector, which contains the granules,
  • the volume of the granules contained in the device can be calculated in a simple manner. The contained volume is directly dependent on the amount of fluid to be absorbed within the device,
  • the volume of the granulate contained in the device is in a range of 4.4 cm 3 / g to 7 cm 3 / g, and preferably in a range of 4, relative to the total amount of fluid that can be absorbed by the granules. 7 cm 3 / g to 6.2 cm 3 / g, preferably at about 6 cm 7g.
  • Such a ratio of the contained volume of the granules to the total amount of fluid that can be taken up by the granules is particularly advantageous, since the required volume can be kept relatively low in comparison to a conventional granulate which regularly requires a larger volume per perceptible amount of fluid. Furthermore, it is preferable if the fluid taken up by the granules is water.
  • bound or entrained water is bound by the granules in the refrigerant.
  • water is drawn from the refrigerant and the refrigerant is dried.
  • the device prefferably has a collector, the collector being arranged on a region of the device which forms the transition from the majority of liquid refrigerant to the majority of liquid, undercooled refrigerant, the collector having the granules.
  • a collector is particularly advantageous for purifying the refrigerant to provide volumetric storage by which fluctuations of the refrigerant volume within the refrigeration cycle can be compensated and to perform drying of the refrigerant.
  • the drying is based in particular especially on the withdrawal of water from the refrigerant, for example by a granulate,
  • a collector preferably represents a unit connected to the device, which is in fluid communication with the refrigerant circuit in the interior of the condenser.
  • the fluid transfer from the device into the collector is preferably arranged in a region which lies in the flow direction after the condensation section of the condenser and in the flow direction before the subcooling section.
  • the fluid exiting from the collector into the device advantageously likewise lies in the flow direction downstream of the condensate section and before the subcooling section of the condenser, but in the direction of flow after the fluid passes into the collector,
  • the granules are held by a receiving structure in the device and / or in the collector, wherein the receiving structure prevents flushing of the granules.
  • the granules can be held together for example by a net-like material such that a flow of the refrigerant through the net-like material and past the granules is possible.
  • the reticulated material serves primarily to fix the granules in the device or in the collector to prevent flushing of the granules.
  • the granules may for example be arranged in a flow-through ble dryer cartridge, which can be easily maintained and replaced. In addition, it is expedient if the granules have a binder-free structure.
  • a binder-free structure is particularly advantageous because binders have no or limited ability to also accept and bind a fluid, such as water.
  • a fluid such as water.
  • the volume fraction normally occupied by the binder can be replaced by the granules. be filled. In this way, overall, the fluid absorption capacity of the granules is increased, whereby at a constant volume compared to a binder-containing granules, a larger amount of fluid can be absorbed.
  • the device and / or the collector have means for filtering the refrigerant.
  • the granules contained in the device and / or in the collector is a binder-free zeolitic granules with faujasite structure.
  • a binder-free zeolitic granules is particularly advantageous in order to be able to absorb as large an amount of fluid as possible with the lowest possible volume of the granules.
  • Zeolites generally belong to a class of crystalline aluminosilicates. In particular, the synthetic zeolites of economic importance. Zeolites with faujasite structure are divided into two classes. Zeolites with a molar SiO 2 / Al 2O 3 ratio greater than 3.0 are referred to as Y zeolites. Zeolites with a molar SiO 2 / Al 2 O 3 ratio of less than 3.0 are referred to as X zeolites. Particularly advantageous in this case is a zeolite having a molar SiO 2 / Al 2 O 3 ratio greater than 3.0 and an average diameter of the granular shaped bodies of greater than 400 ⁇ m.
  • the average transport pore diameter is advantageously greater than 150 nm, wherein the mesopore content of the zeolite is below 15%, preferably below 10%.
  • Other binder-free granules with comparable structures and properties are providable for use in the device, in the collector or condenser.
  • the device is a condenser, in particular for the condensation of a refrigerant in a refrigerant circuit of a motor vehicle.
  • the device is an accumulator, in particular for the storage of a refrigerant in a refrigerant circuit of a motor vehicle.
  • the device is a combination unit of a plurality of units, such as in particular a capacitor with an accumulator.
  • FIG. 1 is a schematic view of a condenser in tube-fin construction, wherein on one of the manifolds of the condenser, a collector is arranged, which has means for filtering, drying and storage of the refrigerant.
  • the device according to the invention will be described below with reference to an embodiment as a capacitor.
  • the device according to the invention may also be an accumulator or a combination unit, for example, capacitor and accumulator or some other device.
  • FIG. 1 shows a perspective view of a condenser 1 in a tube-and-fin design.
  • the condenser 1 is formed from a plurality of mutually parallel tubes 5, which are accommodated at each end in a first collecting tube 2 and a second collecting tube 3.
  • the tubes 5 are fluid-tightly connected to the headers 2, 3.
  • a fluid inlet 6 is arranged in the upper region on the left-hand manifold 2 and a fluid outlet 7 in the lower region of the manifold 2.
  • the condenser 1 is in fluid communication with the fluid inlet 6 and the fluid outlet 7 with a refrigerant circuit, for example of a motor vehicle.
  • a plurality of partitions are arranged, which divide the interior of the respective collecting pipe 2, 3 into a plurality of separate subregions. In this way, a condensation section and also a subcooling path is formed within the condenser 1.
  • the refrigerant flows along the fluid inlet 6 in the upper region of the collecting tube 2, which is separated by a partition wall, and from there through a part of the tubes 5 in the upper region of the collecting tube 3. There, a deflection takes place, whereupon the refrigerant another portion of the tubes 5 flows back into a central region within the collecting tube 2. There, the refrigerant is deflected again and flows along a further portion of the tubes 5 in a central region within the manifold 3.
  • a collector 4 is arranged at the outer periphery of the manifold 3.
  • This collector 4 is essentially formed by a cylindrical tube which is closed at its upper and lower ends.
  • Mit- tel for filtering and drying and storage of the refrigerant flowing through the condenser 1 is provided.
  • the collector 4 is connected to the manifold 3 in the area indicated by the reference numeral 8. In this area 8 also takes place, the refrigerant transfer from the manifold 3 into the collector 4 and the collector 4 back into the manifold 3 instead.
  • the fluid passes into the collector 4 is separated from the collector 4 by a partition wall in the manifold 3 from the area of fluid transfer.
  • the refrigerant which has flowed into the middle region of the collecting pipe 3, flows further into the collector 4.
  • the refrigerant is dried by a granulator arranged in the collector 4, wherein substantially water is removed from it.
  • a means for filtering the refrigerant may be provided in the collector 4, which removes mitgeschwemmte dirt particles from the refrigerant.
  • the internal volume of the collector 4 forms a storage space, which is designed to store a defined amount of refrigerant.
  • the liquid phase of the refrigerant is further separated from the gaseous phase.
  • the gaseous phase of the refrigerant preferably collects in the upper region of the collector 4. From the collector 4, the refrigerant finally flows into a lower region of the collecting tube 3 and from there through the tubes 5 located below into a lower region of the collecting tube 2 There, the refrigerant flows through the fluid outlet 7 from the condenser.
  • the capacitor shown in Fig. 1 represents an exemplary embodiment of a capacitor with laterally arranged collector 4 in tube-fin construction.
  • the number of provided in the headers 2, 3 partitions vary, as well as the arrangement and Position of the collector 4 on the condenser 1.
  • the granules can be received in the interior of the collector 4, for example by a tissue material, whereby an unwanted flushing out of the granules from the collector 4 can be prevented.
  • the granules may be received, for example, in a tubular solid body, which allows via fluid communication between the inside and the outside of the solid.
  • the part of the collector 4 which contains the granules or the means for filtering, can be exchanged in a simple manner.
  • a screw connection between a so-called dryer cartridge and a receptacle may be provided or a bayonet closure.
  • a capacitor can be provided in stacked disc design.
  • a condenser in stacked disk design is characterized in particular by the fact that the individual flow channels and collecting regions are formed in the interior of the condenser by stacking a plurality of disk elements. The disk stack forms the condenser. By a clever design of the individual disc elements can thereby be achieved an advantageous fluid management within the capacitor. Examples of the construction of a disk-disk-type capacitor are known in many ways from the prior art.
  • the embodiment of the capacitor shown in Fig. 1 has no overall restrictive effect on the design of the capacitor or the collector. It is merely an exemplary representation in order to clarify the concept of the invention.

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Description

Vorrichtung mit Granulatbefüllunq
Beschreibung Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit einem Fluideinlass und einem Fluidaus- lass, wobei die Vorrichtung über den Fluideinlass und den Fluidauslass mit dem Kältemittelkreislauf in Fluidkommunikation steht, wobei die Vorrichtung ein Granulat aufweist, durch welches eine Fluidmenge aus dem Kältemittel aufnehmbar ist.
Stand der Technik
In Kältemittelkreisläufen von Klimaanlagen für Kraftfahrzeuge werden Kondensatoren eingesetzt, um das Kältemittel auf die Kondensationstemperatur abzukühlen und das Kältemittel zu kondensieren. Regelmäßig weisen Kondensatoren einen Sammler auf, in welchem ein Kältemittelvolumen vorgehalten ist, um Volumenschwankungen im Kältemittelkreislauf auszugleichen und um eine stabile Unterkühlung des Kältemittels zu erreichen.
Oftmals sind in dem Sammler zusätzliche Mittel zur Trocknung und/oder Filterung des Kältemittels vorgesehen. Das Mittel zur Trocknung ist dabei regelmäßig durch ein Granulat gebildet. Das Granulat nimmt einen Volumenanteil des Sammlers oder des Kondensators ein, wodurch das Füllvolumen für das Kältemittel reduziert wird. Der für den Kondensator bzw. den Sammler zur Verfügung stehende Bauraum innerhalb des Kraftfahrzeugs nimmt ständig weiter ab, so dass das insgesamt zu realisierende Innenvolumen des Kondensators bzw. des Sammlers ebenfalls stetig verkleinert werden muss. Nachteilig bei den Lösungen im Stand der Technik ist insbesondere, dass das Aufnahmevolumen des Kondensators bzw. des Sammlers für Kältemittel aufgrund der Anordnung von Granulat zur Trocknung des Kältemittels und den immer geringer werdenden Dimensionen des Kondensators bzw. des Sammlers ständig abnimmt. Dies führt zu einer geringen TemperaturstabiIität im Kondensator und somit zu einer negativen Beeinflussung des Kältemittelkreislaufs. Außerdem ist es nachteilig, dass aufgrund von Kundenanforderungen eine immer größere Fluidaufnahmekapazität für das im Kondensator bzw. im Sammler enthaltene Granulat gefordert wird.
Darstellung der Erfindung, Aufgabe, Lösung, Vorteile
Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung bereitzustellen, die ein Granulat zur Trocknung des Kältemittels enthält, welches eine möglichst große Fluidaufnahmefähigkeit bietet und gleichzeitig ein möglichst geringes Volumen einnimmt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit einem Fluidein- lass und einem Fluidauslass, wobei die Vorrichtung über den Fluideinlass und den Fluidauslass mit dem Kältemittelkreislauf in Fluidkommunikation steht, wobei die Vorrichtung ein Granulat aufweist, durch welches eine Fluidmenge aus dem Kältemittel aufnehmbar ist, wobei die in der Vorrichtung enthaltene Granulatmenge sich nach der Formel MG = W / WA berechnet, wobei MG die Masse des in der Vorrichtung enthaltenen Granulats in [g] bezeichnet, W die durch das Granulat insgesamt aufnehmbare Fluid menge bezeichnet und WA die aufnehmbare Fluidmenge pro Gramm Granulat bezeichnet.
Eine Berechnung des in der Vorrichtung enthaltenen Granulats nach der oben vorgegebenen Formel ist besonders vorteilhaft, da so die Auslegung der Granulatmenge anhand der Menge des aufzunehmenden Fluids im Kältemittelkreislauf bzw. im Kondensator geschieht.
Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die aufnehmbare Fluidmenge pro Gramm Granulat WA in einem Bereich von 0,1 bis 0,4, dabei vorzugsweise in einem Bereich von 0,2 bis 0,3, dabei vorzugsweise in einem Bereich von 0,23 bis 0,25 liegt. Eine aufnehmbare Fluidmenge pro Gramm Granulat in dem oben angegebenen Bereich ist besonders vorteilhaft, da bei einem möglichst geringen Gesamtvolumen des Granulats eine möglichst große Menge des Fluids aufgenommen werden kann. Daraus entstehen Vorteile hinsichtlich des benötigten Bauraums der Vorrichtung oder eines an der Vorrichtung angebundenen Sammlers, welcher das Granulat enthält,
Auch ist es zu bevorzugen, wenn sich das Volumen des in der Vorrichtung enthaltenen Granulats im Verhältnis zu der durch das Granulat insgesamt aufnehmbare Fluidmenge nach der Formel VG / W = 1 / (WA / SG) berechnet, wobei VG das Volumen des Granulats in [cm3] bezeichnet, W die durch das Granulat insgesamt aufnehmbare Fluidmenge in [g] bezeichnet, WA die aufnehmbare Fluidmenge pro Gramm Granulat bezeichnet und SG das Schüttgewicht in [g/cm3] bezeichnet. Anhand einer solchen Formel, lässt sich auf einfache Weise das Volumen des in der Vorrichtung enthaltenen Granulats berechnen. Das enthaltene Volumen ist dabei direkt abhängig, von der aufzunehmenden Fluidmenge innerhalb der Vorrichtung,
Es ist besonders vorteilhaft, wenn das Volumen des in der Vorrichtung enthaltenen Granulats im Verhältnis zu der durch das Granulat insgesamt aufnehmbare Fluidmenge in einem Bereich von 4,4 cm3/g bis 7 cm3/g und dabei vorzugsweise in einem Bereich von 4,7 cm3/g bis 6,2 cm3/g, dabei vorzugsweise bei ungefähr 6 cm 7g liegt.
Ein solches Verhältnis des enthaltenen Volumens des Granulats zur insgesamt durch das Granulat aufnehmbaren Fluidmenge ist besonders vorteilhaft, da das benötigte Volumen relativ gering gehalten werden kann im Vergleich zu einem herkömmlichen Granulat, welches regelmäßig ein größeres Volumen pro aufnehmbarer Fluidmenge benötigt. Weiterhin ist es zu bevorzugen, wenn das von dem Granulat aufgenommene Fluid Wasser ist.
Vorteilhafterweise wird durch das Granulat im Kältemittel enthaltenes oder mitgeschwemmtes Wasser gebunden. Auf diese Weise wird dem Kältemittel Wasser ent- zogen und das Kältemittel getrocknet.
Auch ist es zweckmäßig, wenn die Vorrichtung einen Sammler aufweist, wobei der Sammler an einem Bereich der Vorrichtung angeordnet ist, der den Übergang von mehrheitlich flüssigem Kältemittel zu mehrheitlich flüssigem unterkühlten Kältemittel bildet, wobei der Sammler das Granulat aufweist.
Ein Sammler ist insbesondere vorteilhaft, um das Kältemittel zu reinigen, um eine Volumenbevorratung bereitzustellen, durch welche Schwankungen des Kältemittelvolumens innerhalb des Kältemittelkreislaufs ausgeglichen werden können, und um eine Trocknung des Kältemittels durchzuführen. Die Trocknung basiert dabei insbe- sondere auf dem Entzug von Waser aus dem Kältemittel, beispielsweise durch ein Granulat,
Ein Sammler stellt dabei vorzugsweise eine an der Vorrichtung angebundene Einheit dar, welche mit dem Kältemittelkreislauf im Inneren des Kondensators in Fluidkom- munikation steht. Dabei ist der Fluid übertritt von der Vorrichtung in den Sammler bevorzugt in einem Bereich angeordnet, welcher in Strömungsrichtung nach dem Kondensationsabschnitt des Kondensators liegt und in Strömungsrichtung vor dem Unterkühlabschnitt, Der Fluid übertritt aus dem Sammler in die Vorrichtung liegt vorteilhafterweise ebenfalls in Strömungsrichtung nach dem Kondensattonsabschnitt und vor dem Unterkühlabschnitt des Kondensators, jedoch in Strömungsrichtung nach dem Fluid übertritt in den Sammler,
Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn das Granulat durch eine Aufnahmestruktur in der Vorrichtung und/oder im Sammler gehalten wird, wobei die Aufnahmestruktur ein Ausschwemmen des Granulats verhindert.
Das Granulat kann beispielsweise durch ein netzartiges Material derart zusammengehalten werden, dass ein Strömen des Kältemittels durch das netzartige Material und an dem Granulat vorbei möglich ist. Das netzartige Material dient dabei in erster Linie der Fixierung des Granulats in der Vorrichtung bzw. im Sammler, um ein Ausschwemmen des Granulats zu verhindern. Das Granulat kann beispielsweise auch in einer durchström baren Trocknerpatrone angeordnet sein, welche auf einfache Weise gewartet und ausgetauscht werden kann. Außerdem ist es zweckmäßig, wenn das Granulat eine bindemittelfreie Struktur aufweist.
Eine bindemittelfreie Struktur ist insbesondere vorteilhaft, da Bindemittel regelmäßig keine oder eine nur sehr begrenzte Fähigkeit haben ebenfalls ein Fluid, wie bei- spielsweise Wasser, aufzunehmen und abzubinden. Durch die bindemittelfreie Struktur kann der regulär vom Bindemittel besetzte Volumenanteil durch das Granulat ge- füllt werden. Auf diese Weise wird insgesamt die Fluidaufnahmekapazität des Granulats erhöht, wodurch bei gleichbleibenden Volumen im Vergleich zu einem bindemittelbehaftetem Granulat eine größere Fluidmenge aufgenommen werden kann.
Auch ist es zweckmäßig, wenn die Vorrichtung und/oder der Sammler Mittel zur Filte- rung des Kältemittels aufweisen.
Dies ist insbesondere vorteilhaft, um das Kältemittel von Schmutzpartikeln zu befreien. Dadurch kann möglichst lange eine möglichst hohe Qualität des Kältemittels gewährleistet werden.
Auch ist es vorteilhaft, wenn das in der Vorrichtung und/oder im Sammler enthaltene Granulat ein bindemittelfreies zeolithisches Granulat mit Faujasitstruktur ist.
Ein bindemittelfreies zeolithisches Granulat ist besonders vorteilhaft, um bei mög- liehst geringem Volumen des Granulats eine möglichst große Menge an Fluid aufnehmen zu können.
Zeolithe gehören im Allgemeinen zu einer Klasse von kristallinen Alumosilikaten. Hierbei sind insbesondere die synthetischen Zeolithe von wirtschaftlicher Bedeutung. Zeolithe mit Faujasit-Struktur werden in zwei Klassen eingeteilt. Zeolithe mit einem molaren SiO2/AI2O3- Verhältnis größer als 3,0 werden als Y-Zeolithe bezeichnet. Zeolithe mit einem molaren SiO2/Al2O3-Verhältnis von kleiner als 3,0 werden als X- Zeolithe bezeichnet. Besonders vorteilhaft ist hierbei ein Zeolith mit einem molaren SiO2/Al2O3- Verhältnis größer als 3,0 und einem mittleren Durchmesser der Granulat-Formkörper von größer als 400 μm. Der mittlere Transportporendurchmesser ist vorteilhafterweise größer als 150 nm, wobei der Mesoporenanteil des Zeoliths unterhalb von 15%, vorzugsweise unterhalb von 10% liegt. Auch andere bindemittelfreie Granulate mit vergleichbaren Strukturen und Eigenschaften sind für die Verwendung in der Vorrichtung, im Sammler bzw. Kondensator vorseh bar.
Gemäß des erfind ungsgemäßen Gedankens ist es zweckmäßig, wenn die Vorrich- tung ein Kondensator ist, insbesondere für die Kondensation eines Kältemittels in einem Kältemittelkreislauf eines Kraftfahr-zeugs.
Auch ist es Vorteilhaft, wenn die Vorrichtung ein Akkumulator ist, insbesondere für die Speicherung eines Kältemittels in einem Kältemittel kreis lauf eines Kraftfahr- zeugs.
Alternativ ist es vorteilhaft, wenn die Vorrichtung eine Kombieinheit aus einer Mehrzahl von Aggregaten ist, wie insbesondere ein Kondensator mit einem Akkumulator. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen und in der nachfolgenden Figurenbeschreibung beschrieben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen detailliert erläutert. In der Zeichnung zeigt:
Fig.1 eine schematische Ansicht eines Kondensators in Rohr-Rippen- Bauweise, wobei an einem der Sammelrohre des Kondensators ein Sammler angeordnet ist, welcher Mittel zur Filterung, Trocknung und Bevorratung des Kältemittels aufweist.
Bevorzugte Ausführung der Erfindung Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels als Kondensator beschrieben. Dies gilt jedoch nicht als beschränkend, wobei die erfindungsgemäße Vorrichtung auch ein Akkumulator oder eine Kombieinheit, beispielsweise aus Kondensator und Akkumulator oder eine anderweitige Vorrich- tung sein kann.
Die Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Kondensators 1 in einer Rohr- Rippen-Bauweise. Der Kondensator 1 ist aus einer Mehrzahl von parallel zueinander verlaufenden Rohren 5 gebildet, welche jeweils endseitig in einem ersten Sammel- rohr 2 und einem zweiten Sammelrohr 3 aufgenommen sind. Die Rohre 5 sind mit den Sammelrohren 2, 3 fluiddicht verbunden. Am linken Sammelrohr 2 ist im oberen Bereich ein Fluideinlass 6 angeordnet sowie im unteren Bereich des Sammelrohres 2 ein Fluidauslass 7. Über den Fluideinlass 6 und den Fluidauslass 7 steht der Kondensator 1 mit einem Kältemittelkreislauf beispielsweise eines Kraftfahrzeugs in Flu- idkommunikation.
Im Inneren der Sammelrohre 2 bzw. 3 sind mehrere Trennwände angeordnet, welche den Innenraum des jeweiligen Sammeirohres 2, 3 in mehrere voneinander getrennte Teilbereiche unterteilen. Auf diese Weise wird innerhalb des Kondensators 1 eine Kondensationsstrecke und weiterhin eine Unterkühlstrecke ausgebildet. Das Kältemittel strömt dabei entlang des Fluideinlasses 6 in den oberen Bereich des Sammelrohres 2, welcher durch eine Trennwand abgetrennt ist, und von dort durch einen Teil der Rohre 5 in den oberen Bereich des Sammelrohres 3. Dort findet eine Umlenkung statt, worauf das Kältemittel durch einen weiteren Anteil der Rohre 5 zurück in einen mittleren Bereich innerhalb des Sammelrohres 2 strömt. Dort wird das Kältemittel erneut umgelenkt und strömt entlang eines weiteren Anteils der Rohre 5 in einen mittleren Bereich innerhalb des Sammelrohres 3.
Am äußeren Umfang des Sammelrohres 3 ist ein Sammler 4 angeordnet. Dieser Sammler 4 ist im Wesentlichen durch ein zylindrisches Rohr gebildet, welches an seinen oberen und unteren Enden abgeschlossen ist. In diesem Sammler 4 sind Mit- tel zur Filterung und Trocknung sowie Bevorratung des durch den Kondensator 1 strömenden Kältemittels vorgesehen. Der Sammler 4 ist im Bereich, welcher mit dem Bezugszeichen 8 gekennzeichnet ist an das Sammelrohr 3 angebunden. In diesem Bereich 8 findet ebenfalls der Kältemittelübertritt vom Sammelrohr 3 in den Sammler 4 und vom Sammler 4 zurück in das Sammelrohr 3 statt. Der Fluid übertritt in den Sammler 4 ist dabei durch eine Trennwand im Sammelrohr 3 von dem Bereich des Fluid Übertritts aus dem Sammler 4 getrennt.
Das in den mittleren Bereich des Sammelrohres 3 eingeströmte Kältemittel strömt in den Sammler 4 weiter. Im Sammler 4 wird das Kältemittel durch ein im Sammler 4 angeordnetes Granulat getrocknet, wobei ihm im Wesentlichen Wasser entzogen wird. Weiterhin kann in dem Sammler 4 ein Mittel zur Filterung des Kältemittels vorgesehen sein, welches mitgeschwemmte Schmutzpartikel aus dem Kältemittel entfernt. Des Weiteren bildet das Innenvolumen des Sammlers 4 einen Bevorratungsraum aus, welcher dazu ausgebildet ist, um eine definierte Menge von Kältemittel zu bevorraten. Im Sammler 4 wird weiterhin die flüssige Phase des Kältemittels von der gasförmigen Phase getrennt. Die gasförmige Phase des Kältemittels sammelt sich vorzugsweise im oberen Bereich des Sammlers 4. Vom Sammler 4 strömt das Käl- tem ittel schließlich in einen unteren Bereich des Sammelrohres 3 und von dort durch die unten liegenden Rohre 5 in einen unteren Bereich des Sammelrohres 2. Von dort strömt das Kältemittel über den Fluidauslass 7 aus dem Kondensator aus.
Der in Fig. 1 gezeigte Kondensator stellt eine beispielhafte Ausführung eines Kon- densators mit seitlich angeordnetem Sammler 4 in Rohr-Rippen-Bauweise dar. In alternativen Ausführungsformen können beispielsweise die Anzahl der in den Sammelrohren 2, 3 vorgesehenen Trennwände variieren, ebenso die Anordnung und Position des Sammlers 4 am Kondensator 1. In dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Granulat, welches zur Trocknung des Kältemittels dient, innerhalb des Sammlers 4 angeordnet. Es sind in alter- nativen Ausführungsformen auch Ausführungen vorsehbar, in denen das Granulat in einem der Sammelrohre oder in einem anderen Abschnitt des Kondensators oder des Kältemittelkreislaufs angeordnet ist.
Das Granulat kann im inneren des Sammlers 4, beispielsweise durch ein Gewebe- material aufgenommen sein, wodurch ein ungewolltes Ausschwemmen des Granulats aus dem Sammler 4 verhindert werden kann. Alternativ kann das Granulat beispielsweise in einem rohrförmigen Festkörper aufgenommen sein, welcher über Bohrungen eine Fluidkommunikation zwischen dem Inneren und dem Äußeren des Festkörpers ermöglicht.
In vorteilhaften Ausführungsformen kann insbesondere der Teil des Sammlers 4, welcher das Granulat bzw. die Mittel zur Filterung enthält, auf einfache Weise ausgetauscht werden. Hierzu kann beispielsweise eine Schraubverbindung zwischen einer sogenannten Trocknerpatrone und einer Aufnahme vorgesehen sein oder ein Bajo- nettverschluss.
Alternativ zu dem in Fig. 1 gezeigten Kondensator in Rohr-Rippen-Bauweise kann auch ein Kondensator in Stapelscheibenbauweise vorgesehen werden. Ein Kondensator in Stapelscheibenbauweise zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass die einzelnen Strömungskanäle und Sammelbereiche im Inneren des Kondensators durch eine Stapelung mehrere Scheibenelemente ausgebildet sind. Der Scheibenstapel bildet dabei den Kondensator aus. Durch eine geschickte Gestaltung der einzelnen Scheibenelemente kann dabei eine vorteilhafte Fluidführung innerhalb des Kondensators erreicht werden. Beispiele für den Aufbau eines Kondensators in Sta- pelscheibenbauweise sind in vielfältiger Weise aus dem Stand der Technik bekannt.
Die in Fig. 1 gezeigte Ausführungsform des Kondensators weist insgesamt keine beschränkende Wirkung für die Gestaltung des Kondensators oder des Sammlers auf. Sie ist lediglich eine beispielhafte Darstellung, um den Erfindungsgedanken zu ver- deutlichen.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung mit einem Fluideinlass (6) und einem Fluidauslass (7), wobei die Vorrichtung über den Fluideinlass (6) und den Fluidauslass (7) mit dem Kältemittelkreislauf in Fluidkommunikation steht, wobei die Vorrichtung ein Gra- nulat aufweist, durch welches eine Fluidmenge aus dem Kältemittel aufnehmbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Vorrichtung enthaltene Granulatmenge sich nach der Formel
MG = W / WA berechnet, wobei MG die Masse des in der Vorrichtung enthaltenen Granulats in [g] bezeichnet, W die durch das Granulat insgesamt aufnehmbare Fluidmenge in [g] bezeichnet und WA die aufnehmbare Fluidmenge pro Gramm Granulat bezeichnet.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennieichnet, dass die aufnehmbare Fluidmenge pro Gramm Granulat WA in einem Bereich von 0,1 bis 0,4, dabei vorzugsweise in einem Bereich von 0,2 bis 0,3, dabei vorzugsweise in einem Bereich von 0,23 bis 0,25 liegt.
3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Volumen des in der Vorrichtung enthaltenen Granulats im Verhältnis zu der durch das Granulat insgesamt aufnehmbare Fluidmenge nach der Formel
VG / W = 1 / (WA / SG) berechnet, wobei VG das Volumen des Granulats in [cm3] bezeichnet, W die durch das Granulat insgesamt aufnehmbare Fluidmenge in [g] bezeichnet, WA die aufnehmbare Fluidmenge pro Gramm Granulat bezeichnet und SG das
Schüttgewicht in [g/cm3] bezeichnet.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen des in der Vorrichtung (1 ) enthaltenen Granulats im Verhältnis zu der durch das Granulat insgesamt aufnehmbare Fluidmenge in einem Bereich von 4,4 cm3/g bis 7 cm3/g und dabei vorzugsweise in einem Bereich von 4,7 cm3/g bis 6,2 cm3/g, dabei vorzugsweise bei ungefähr 6 cm3/g liegt,
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das von dem Granulat aufgenommene Fluid Wasser ist.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung einen Sammler (4) aufweist, wobei der Sammler (4) an einem Bereich (8) der Vorrichtung angeordnet ist, in welchem der Übergang von mehrheitlich flüssigem Kältemittel zu mehrheitlich flüssigem unterkühlten Kältemittel stattfindet, wobei der Sammler (4) das Granulat aufweist,
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Granulat durch eine Aufnahmestruktur in der Vorrichtung und/oder im Sammler gehalten wird, wobei die Aufnahmestruktur ein Ausschwemmen des Granulats verhindert.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Granulat eine bindemittelfreie Struktur aufweist.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung und/oder der Sammler (4) Mittel zur Filterung des Kältemittels aufweisen.
10.Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das in der Vorrichtung und/oder im Sammler (4) enthaltene Granulat ein bindemittelfreies zeolithisches Granulat mit Faujasitstruktur ist.
1 1.Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ein Kondensator (1) ist, insbesondere für die Kondensation eines Kältemittels in einem Kältemittelkreislauf eines Kraftfahrzeugs.
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ein Akkumulator (1 ) ist, insbesondere für die Speicherung eines Kältemittels in einem Kälte mittelkreislauf eines Kraftfahrzeugs,
13.Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ein Kombieinheit aus einer Mehrzahl von Aggregaten ist, wie insbesondere ein Kondensator mit einem Akkumulator.
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