WO2016055457A2 - Kältemittelbehälter für eine kälteanlage - Google Patents

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WO2016055457A2
WO2016055457A2 PCT/EP2015/073022 EP2015073022W WO2016055457A2 WO 2016055457 A2 WO2016055457 A2 WO 2016055457A2 EP 2015073022 W EP2015073022 W EP 2015073022W WO 2016055457 A2 WO2016055457 A2 WO 2016055457A2
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jacket
lid
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cover
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WO2016055457A3 (de
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Uwe FÖRSTER
Wolfgang Geiger
Karl-Gerd Krumbach
David MAYOR-TONDA
Andreas König
Christoph Kästle
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Mahle International Gmbh
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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
    • F25B40/00—Subcoolers, desuperheaters or superheaters
    • 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
    • F25B2400/00—General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
    • F25B2400/05—Compression system with heat exchange between particular parts of the system
    • F25B2400/053—Compression system with heat exchange between particular parts of the system between the storage receiver and another part of the system
    • 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
    • F25B2400/00—General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
    • F25B2400/16—Receivers

Definitions

  • the invention relates to a refrigerant container for a refrigeration system with a housing which has at least one lid and a, in particular cylindrical jacket.
  • a refrigerant tank is used, for example, in refrigerators in the low pressure area after the throttle or the expansion valve.
  • a refrigerant tank is used, for example, in refrigerators in the low pressure area after the throttle or the expansion valve.
  • the liquid separator has a baffle surface and a lateral surface on which at least two helically extending guide surfaces are arranged. This is to achieve a refrigerant tank with a high degree of separation.
  • a collector for a supercritically operable refrigerant circuit in particular for a CO 2 automotive air conditioning system, known and equipped with such a collector air conditioning.
  • the collector comprises a lid, a bottle and at least one refrigerant supply passage and a refrigerant discharge passage.
  • the lid also has a non-connected to the interior of the bottle channel, whereby a space-saving and highly gas-tight arrangement is to be provided.
  • the invention has for its object to provide a refrigerant container that is efficient and inexpensive to manufacture.
  • the invention is based on the general idea to dispense with heat-carrying process in the connection of the individual components of the refrigerant tank. It is expedient if the jacket and the cover are connected to each other by a forming process.
  • the components for example, by frictional and / or positive connection with each other, on the other increases by the work hardening, the strength of the materials, so you can optionally work with lower wall thicknesses, which material costs can be saved.
  • the process fluctuations are lower, so that the reject rate can be reduced.
  • the associated increased tendency of the components to oxidize is reduced.
  • a forming process is understood to mean that plastic deformation takes place. If two components are connected by a forming process, this means that at least one of the two components is plastically deformed and thus creates a connection between the components.
  • the compound may have, for example, a frictional connection and / or a positive connection.
  • Such forming processes are in particular presses, radial presses, flanging and / or crimping.
  • the jacket and the cover are connected to each other by a Radialpressvorgang.
  • the larger-diameter component is deformed radially inwardly, so that it rests on the other component with a high force, whereby a high frictional force between the two components.
  • the radially outer part can thereby also be pressed into a mold structure of the radially inner part, whereby a positive connection is created which connects the two components to one another.
  • a favorable variant provides that the cover is deformed radially inwardly to connect the lid with the jacket.
  • the lid is more stable due to the lid bottom in shape. As a result, the targeted radial deformation of the lid is possible in a controlled manner.
  • a further advantageous solution provides that the jacket has a connecting portion, against which the lid is pressed and which, in particular on an outer side of the jacket, is roughened, having a corrugation and / or knurling.
  • the lid is deformed so that the lid abuts the connecting portion of the jacket with a high normal force.
  • the additional corrugation and / or knurling and / or roughening of the connecting portion of the shell of the thus achieved frictional engagement between the shell and lid is further increased.
  • the cover has a connecting portion, against which the jacket is pressed and which, in particular on an outer side of the lid, is roughened, for example having a riffling or knurling.
  • the sheath is deformed to abut on the connecting portion of the lid, thereby exerting a large normal force on the connecting portion of the lid.
  • a frictional engagement between the cover and the jacket is formed.
  • the additional roughening and / or corrugation and / or knurling of the connecting portion, the friction between the lid and the jacket is further increased.
  • the jacket has a connecting portion against which the lid is pressed and which has an undercut.
  • the connecting portion of the sheath undercut when pressed against the connecting portion of the sheath, the lid is deformed to obtain a shape complementary to the connecting portion of the sheath.
  • a shoulder engaging behind the undercut will form in the jacket, whereby a positive connection between the jacket and the lid is formed.
  • a further advantageous possibility provides that the cover has a connecting portion against which the jacket is pressed and which has an undercut.
  • the connecting portion of the lid having an undercut, when it is pressed against the connecting portion, the jacket is deformed to obtain a shape complementary to the connecting portion of the lid.
  • a shoulder engaging behind the undercut will form in the jacket, so that a positive connection between the cover and the jacket is formed.
  • a particularly advantageous possibility provides that a sealing element is provided which the connection between the at least one lid and the Sheath seals. In this way, an excellent tightness of the refrigerant tank can be achieved.
  • the forming process in the circumferential direction is not performed uniformly, that is, if, for example, the deformation is generated only at certain points.
  • sealing element bears against an outer side of the jacket and against an inner side of the cover, or vice versa.
  • the sealing element between the jacket and lid is arranged so that the sealing element seals the connection between the jacket and the lid particularly well.
  • a favorable alternative provides that the sealing element bears against an end face of the jacket.
  • the sealing element can lie between the end face of the jacket and a correspondingly complementary sealing surface of the cover, so that the connection between the jacket and the at least one cover is conveniently sealed.
  • the sealing element bears against an end face of the lid.
  • the sealing element can be arranged between the front side of the cover and a complementary sealing surface formed on the jacket, so that the connection between the at least one cover and the jacket is advantageously sealed.
  • the refrigerant container has at least one first refrigerant inlet, at least one first refrigerant outlet and a refrigerant collecting container, which is arranged in the housing and fluidly connected to the first refrigerant inlet and the first refrigerant outlet.
  • refrigerant which comes for example from a throttle or an expansion valve of the refrigeration system to flow through the first refrigerant inlet into the refrigerant tank.
  • the refrigerant Sump which is fluidly connected to the first refrigerant inlet, gaseous or liquid phases of the refrigerant can be collected from the refrigerant flow in the refrigerant receiver.
  • the refrigerant can be passed to another component of the refrigeration system, for example, an internal heat exchanger.
  • the refrigerant container has a second refrigerant inlet, in particular for refrigerant in a high-pressure region of the refrigeration system, a second refrigerant outlet, in particular for refrigerant in the high-pressure region of the refrigeration system, and an internal heat exchanger which has a tube inside the housing extends helically at least in sections, which connects the second refrigerant inlet to the second refrigerant outlet and which carries the refrigerant, in particular under high pressure, or a heat transport fluid.
  • the refrigerant after being compressed by a compressor and thereby heated, and then cooled in a radiator, can be further cooled in the refrigerant tank, so that the temperature of the refrigerant at the throttle or the expansion valve is reduced. As a result, the efficiency of the refrigeration system is improved.
  • a favorable solution provides that an interior of the tube of the heat exchanger is fluidly separated from an interior of the housing, in particular sealed.
  • two separate refrigerant circuits are formed within the refrigerant tank, thereby heat in the refrigerant tank can be transferred from a high pressure area of the refrigeration system to a low pressure area of the refrigeration system.
  • the tube of the heat exchanger at least partially surrounds the refrigerant collecting tank. This allows a good heat transfer between the refrigerant inside the tube of the domestic neren heat exchanger to the refrigerant within the refrigerant collecting tank.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a refrigeration system
  • Fig. 3 is a sectional view taken along the section line AA through the refrigerant tank of Fig. 2, wherein the left side of the drawing shows the refrigerant tank before a forming process and the right side of the drawing the refrigerant tank after the forming process, and 4 shows a sectional view along the section line AA according to FIG. 2 through a refrigerant container according to a second exemplary embodiment, wherein the left side of the drawing shows the refrigerant container before a forming process and the right side of the drawing shows the refrigerant container after the forming process.
  • a refrigeration system 10 shown schematically in FIG. 1 comprises a compressor 12, a gas cooler 14, a refrigerant tank 16, a throttle / expansion valve 18 and an evaporator 20.
  • the refrigeration system 10 operates on the known principle of the refrigeration cycle.
  • a refrigerant 22 passes through a circuit which is driven by the compressor 12. First, the refrigerant 22 is compressed in the compressor 12, whereby the temperature of the refrigerant 22 increases. From the compressor 12, the refrigerant 22 is passed into the gas cooler 14, where it can give off heat due to the increased by the compression temperature heat to the environment.
  • the refrigerant 22 is directed via an internal heat exchanger 30 to the throttle / expansion valve 18, which throttles the flow of the refrigerant 22 and separates a low pressure area 24 from a high pressure area 26 of the refrigerant cycle 28.
  • the throttle / expansion valve 18 throttles the flow of the refrigerant 22 and separates a low pressure area 24 from a high pressure area 26 of the refrigerant cycle 28.
  • the refrigerant 22 flows into the evaporator 20, as it expands and thereby cools. Due to the fact that the refrigerant 22 in the high-pressure region 26 can deliver heat to the environment, the temperature of the refrigerant 22 in the evaporator 20 is lower than it was when the refrigerant 22 entered the compressor 12.
  • the evaporator 20 has a second Strömuingspfad for a medium to be cooled, such as air, so that the refrigeration system 10 can absorb heat from the medium to be cooled.
  • a refrigerant receiver 40 Downstream of the evaporator 20, a refrigerant receiver 40 is arranged, from which the refrigerant 22 is conducted via the inner heat exchanger 30 to the compressor 12.
  • the refrigeration system 10 is used for example in air conditioning systems of motor vehicles. Due to its low greenhouse activity compared to other refrigerants, the refrigerant used is 22 CO 2 (R744). In particular, when using CO 2 as the refrigerant 22, the use of an internal heat exchanger 30 is favorable for the efficiency of the refrigeration system 10.
  • the inner heat exchanger 30 is heat from the refrigerant 22 in the high-pressure region 26, in particular downstream of the radiator 14, to the refrigerant 22nd in the low pressure region 24, in particular downstream of the throttle / expansion valve 18, transmitted. Thereby, the temperature of the refrigerant 22 at the / the throttle / expansion valve 18 can be further reduced, so that the efficiency of the refrigeration system 10 improves.
  • the refrigerant collecting tank 40 has a substantially cylindrical shape and connects a first refrigerant inlet 42 with a first refrigerant outlet 44.
  • refrigerant 22 flows from the evaporator 20 into the refrigerant tank 16 and thus into the refrigerant collecting tank 40. Due to the cooling of the refrigerant 22 in the evaporator, liquid phases of the refrigerant 22 may form, which are retained in the refrigerant collecting tank 40.
  • the internal heat exchanger 30 has a tube 32, which connects a second refrigerant inlet 34 with a second refrigerant outlet 36.
  • the tube 32 extends within a housing 38 of the refrigerant tank 16. At least partially, the tube 32 extends helically within the housing 38. In this case, the tube 32 surrounds the refrigerant collecting tank 40, which is also arranged in the housing 38. In particular, an interior 46 of the tube 32 is fluidically sealed against an interior 48 of the housing 38.
  • the refrigerant tank 16 has two flow paths, on the one hand via the first refrigerant inlet 42 and to the refrigerant receiver 40 and out of the first refrigerant outlet 44 again, and on the other through the second refrigerant inlet 34 through the tube 32 of the internal heat exchanger 30 and to the second refrigerant outlet 36 out again. Both flow paths are fluidly separated from each other. However, there is thermal contact between the two flow paths so that heat can be exchanged between the two flow paths.
  • the flow of the refrigerant 22 in the flow paths is at least partially countercurrent, so that the heat transfer takes place particularly efficiently. As a result, the internal heat exchanger 30 is formed.
  • the housing 38 has at least one, in particular two cover 50 and a, in particular tubular jacket 52, which together enclose the interior 48 of the housing 38.
  • the refrigerant connections are arranged.
  • an upper lid, the first refrigerant inlet 42 and the second refrigerant outlet 36 is disposed and disposed in a lower lid, the first refrigerant outlet 44 and the second refrigerant inlet 34.
  • the cover 50 is fluid-tightly connected to the jacket 52, so that the interior 48 of the housing 38 is sealed from the environment.
  • the lid 50 has an annular receiving portion 54 which extends axially from a base portion 56 and thus forms a receiving area 58 for the jacket 52.
  • the receiving portion 54 has an inner diameter which is larger than an outer diameter of the jacket 52, so that the jacket 52 can be inserted into the receiving region 58 of the lid.
  • the jacket 52 has a connecting portion 60, which may be roughened on the outside of the jacket 52 can, in particular, the connecting portion 60 have a corrugation and / or knurling.
  • the jacket 52 is first pushed into the receiving region 58 of the lid. Then, the receiving portion 54 of the lid is deformed, so that the receiving portion 54 presses against the connecting portion 60 of the shell 52 and thus forms a frictional engagement between the lid 50 and the shell 52.
  • the receiving portion 54 of the lid 50 is deformed radially inwardly. Such deformation can be achieved, for example, by a radial pressing process. The roughening of the connecting portion 60 of the frictional engagement between the cover 50 and the shell 52 is further increased.
  • the housing 38 has a sealing element 61, which rests against the outside of the jacket 52 and on an inner side of the receiving region 54, so that the jacket 52 and the cover 50 are sealed against each other.
  • a second embodiment of the refrigerant container 16 shown in FIG. 4 differs from the first embodiment of the refrigerant container 16 shown in FIGS. 1 to 3 in that the lid 50 and the jacket 52 are connected to one another by a positive connection.
  • the connecting portion 60 of the shell 52 has for this purpose an undercut 62.
  • the receiving portion 54 of the lid 50 is pressed behind the undercut 62 of the connecting portion 60. This creates a positive connection between the cover 50 and the jacket 52nd
  • the sealing element 61 is arranged on an end face 64 of the jacket and abuts against a sealing surface 66 of the cover 50, which is arranged annularly facing the receiving region 58 on the base section 56. This seals the sealing element 61 from the lid against the jacket 52, so that the interior 48 of the housing 38 is sealed from the environment.
  • the second embodiment of the refrigerant tank 16 shown in FIG. 4 coincides with the first embodiment of the refrigerant tank 16 shown in FIGS. 1 to 3 in terms of structure and function, to the above description of which reference is made.
  • a non-illustrated third embodiment of the refrigerant tank 16 differs from the first embodiment shown in FIGS. 1 to 3 and the second embodiment shown in FIG. 4 in that the internal heat exchanger 30 is not integrated in the refrigerant tank 16.
  • the refrigerant ports are arranged only on one side of the refrigerant tank 16. Accordingly, it is also possible that the refrigerant collecting tank has only one lid 50.
  • connection between the shell 52 and the lid may be configured according to the first or the second embodiment of the refrigerant tank 16.
  • the third embodiment of the refrigerant tank 16 coincides with the first embodiment of the refrigerant tank 16 shown in FIGS. 1 to 3 or the second embodiment of the refrigerant tank 16 shown in FIG. 4 in terms of structure and function, to the above description of which reference is made ,

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kältemittelbehälter (16) für eine Kälteanlage (10) mit einem Gehäuse (38), welches mindestens einen Deckel (50) und einen, insbesondere zylinderförmigen, Mantel (52) aufweist. Erfindungswesentlich ist dabei, dass der Mantel (52) und der Deckel (50) durch einen Umformprozess miteinander verbunden sind.

Description

Kältemittelbehälter für eine Kälteanlage
Die Erfindung betrifft einen Kältemittelbehälter für eine Kälteanlage mit einem Gehäuse, welches mindestens einen Deckel und einen, insbesondere zylinderförmigen Mantel aufweist.
Ein Kältemittelbehälter wird beispielsweise in Kälteanlagen in dem Niedrigdruckbereich nach der Drossel oder dem Expansionsventil verwendet. Beispielsweise zum Sammeln von flüssigem oder gasförmigem Kältemittel, oder zur Aufnahme eines inneren Wärmeübertragers, mit welchem Wärme von dem Hochdruckbereich zu dem Niedrigdruckbereich übertragen wird, um den Wirkungsgrad der Kälteanlage zu verbessern.
Bei bekannten Kältemittelbehältern werden einzelne Komponenten des Kältemittelbehälters geschweißt. Dabei kommt es zu einem Wärmeeintrag in die Komponenten, was zu einer Herabsetzung der Festigkeit in den Wärmeeinflusszonen führt. Zusätzlich muss durch eine Prozessüberwachung die Ausführung der Schweißnaht überwacht werden.
Aus der DE 10 2008 028 852 ist ein gattungsgemäßer Kältemittelbehälter mit Flüssigkeitsabscheider für einen Kältemittelkreislauf, insbesondere für Kraftfahrzeugklimaanlagen, bekannt, wobei der Kältemittelbehälter einen Behälter zur Aufnahme des Kältemittels sowie einen Kältemitteleinlass und einen Kältemittel- auslass aufweist. Der Flüssigkeitsabscheider weist eine Prallfläche und eine Mantelfläche aufweist, auf welcher mindestens zwei schraubenlinienformig verlaufende Leitflächen angeordnet sind. Hierdurch soll ein Kältemittelbehälter mit einem hohem Abscheidegrad erreicht werden. Aus der DE 103 13 343 B4 ist ein Sammler für einen überkritisch betreibbaren Kältemittelkreislauf, insbesondere für eine CO2-Kfz-Klimaanlage, bekannt sowie eine mit solch einem Sammler ausgestattete Klimaanlage. Der Sammler umfasst einen Deckel, eine Flasche und zumindest einen Kältemittelzufuhrkanal sowie einen Kältemittelausstoßkanal. Der Deckel weist ferner einen nicht mit dem Inneren der Flasche verbundenen Kanal auf, wodurch eine platzsparende und hoch gasdichte Anordnung bereitgestellt werden soll.
Aus der FR 2 947 332 A1 ist ein weiterer Wärmetauscher bekannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kältemittelbehälter bereit zu stellen, der effizient und kostengünstig herzustellen ist.
Diese Aufgabe wird erfinderisch durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, bei der Verbindung der einzelnen Komponenten des Kältemittelbehälters auf wärmeeintragende Verfahren zu verzichten. Zweckmäßig ist es, wenn der Mantel und der Deckel durch einen Umformprozess miteinander verbunden sind. Durch den Umformprozess werden zum einen die Komponenten, beispielsweise durch Reibschluss und/oder Formschluss miteinander verbunden, zum anderen erhöht sich durch die Kaltverfestigung die Festigkeit der Werkstoffe, sodass gegebenenfalls mit geringeren Wandstärken gearbeitet werden kann, wodurch Materialkosten eingespart werden können. Des Weiteren sind gegenüber einer Schweißverbindung die Prozessschwankungen geringer, sodass auch die Ausschussrate verringert werden kann. Letztlich wird durch die Vermeidung des Temperatureintrags, die damit verbundene erhöhte Oxidationsneigung der Bauteile, reduziert. In der Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen wird unter einem Umformprozess verstanden, dass eine plastische Verformung stattfindet. Werden zwei Bauteile durch einen Umformprozess verbunden, heißt das also, dass mindestens eines der beiden Bauteile plastisch umgeformt wird und dadurch eine Verbindung zwischen den Bauteilen entsteht. Die Verbindung kann dabei beispielsweise einen Kraftschluss und/oder einen Formschluss aufweisen. Solche Umformprozesse sind insbesondere Pressen, Radialpressen, Bördeln und/oder Crimpen.
Eine vorteilhafte Lösung sieht vor, dass der Mantel und der Deckel durch einen Radialpressvorgang miteinander verbunden sind. Dabei wird das im Durchmesser größere Bauteil radial nach innen verformt, sodass es an dem anderen Bauteil mit einer hohen Kraft aufliegt, wodurch eine hohe Reibkraft zwischen den beiden Komponenten entsteht. Alternativ kann dadurch auch das radial äußere Teil in eine Formstruktur des radial inneren Teils gepresst werden, wodurch ein Formschluss entsteht, welcher die beiden Bauteile miteinander verbindet.
Eine günstige Variante sieht vor, dass der Deckel radial nach innen verformt ist, um den Deckel mit dem Mantel zu verbinden. Der Deckel ist aufgrund des Deckelbodens in seiner Form stabiler. Dadurch ist das gezielte radiale Verformen des Deckels kontrolliert möglich.
Eine weitere vorteilhafte Lösung sieht vor, dass der Mantel einen Verbindungsabschnitt aufweist, gegen welchen der Deckel gepresst ist und der, insbesondere an einer Außenseite des Mantels, aufgeraut ist, eine Riffelung und/oder Rändelung aufweist. In einem solchen Fall wird der Deckel verformt, sodass der Deckel an dem Verbindungsabschnitt des Mantels mit einer hohen Normalkraft anliegt.
Durch die zusätzliche Riffelung und/oder Rändelung und/oder Aufrauhung des Verbindungsabschnitts des Mantels wird der so erzielte Reibschluss zwischen Mantel und Deckel weiter erhöht. Eine besonders vorteilhafte Lösung sieht vor, dass der Deckel einen Verbindungsabschnitt aufweist, gegen welchen der Mantel gepresst ist und der, insbesondere an einer Außenseite des Deckels, aufgeraut ist, beispielsweise eine Rif- felung oder Rändelung aufweist. In einem solchen Fall wird der Mantel verformt, sodass er an dem Verbindungsabschnitt des Deckels anliegt, und dabei eine große Normalkraft auf den Verbindungsabschnitt des Deckels ausübt. Dadurch ist ein Reibschluss zwischen Deckel und Mantel gebildet. Durch die zusätzliche Aufrauhung und/oder Riffelung und/oder Rändelung des Verbindungsabschnitts wird die Reibung zwischen dem Deckel und dem Mantel noch weiter erhöht.
Eine vorteilhafte Möglichkeit sieht vor, dass der Mantel einen Verbindungsabschnitt aufweist, gegen welchen der Deckel gepresst ist und der einen Hinterschnitt aufweist. Dadurch dass der Verbindungsabschnitt des Mantels einen Hinterschnitt aufweist, wird der Deckel, wenn er gegen den Verbindungsabschnitt des Mantels gepresst wird, so verformt, dass er eine zu dem Verbindungsabschnitt des Mantels komplementäre Form erhält. Insbesondere wird sich ein den Hinterschnitt hintergreifender Absatz im Mantel bilden, wodurch ein Formschluss zwischen dem Mantel und dem Deckel gebildet wird.
Eine weitere vorteilhafte Möglichkeit sieht vor, dass der Deckel einen Verbindungsabschnitt aufweist, gegen welchen der Mantel gepresst ist und der einen Hinterschnitt aufweist. Dadurch dass der Verbindungsabschnitt des Deckels einen Hinterschnitt aufweist, wird der Mantel, wenn er gegen den Verbindungsabschnitt gepresst wird, so verformt, dass er eine zu dem Verbindungsabschnitt des Deckels komplementäre Form erhält. Insbesondere wird sich ein den Hinterschnitt hintergreifenden Absatz im Mantel bilden, sodass ein Formschluss zwischen Deckel und Mantel entsteht.
Eine besonders vorteilhafte Möglichkeit sieht vor, dass ein Dichtelement vorgesehen ist, welches die Verbindung zwischen dem mindestens einen Deckel und dem Mantel abdichtet. Auf diese Weise kann eine hervorragende Dichtigkeit des Kältemittelbehälters erzielt werden. Insbesondere wenn der Umformprozess in Um- fangsrichtung betrachtet nicht gleichmäßig ausgeführt wird, das heißt wenn beispielsweise die Verformung nur punktuell erzeugt wird.
Eine weitere besonders vorteilhafte Möglichkeit sieht vor, dass das Dichtelement an einer Außenseite des Mantels und an einer Innenseite des Deckels anliegt, oder umgekehrt. Auf diese Weise ist das Dichtelement zwischen Mantel und Deckel angeordnet, sodass das Dichtelement die Verbindung zwischen dem Mantel und dem Deckel besonders gut abdichtet.
Eine günstige Alternative sieht vor, dass das Dichtelement an einer Stirnseite des Mantels anliegt. Dadurch kann das Dichtelement zwischen der Stirnseite des Mantels und einer entsprechend komplementär ausgebildeten Dichtfläche des Deckels liegen, sodass die Verbindung zwischen dem Mantel und dem mindestens einen Deckel günstig abgedichtet ist.
Eine weitere günstige Alternative sieht vor, dass das Dichtelement an einer Stirnseite des Deckels anliegt. Dadurch kann das Dichtelement zwischen der Stirnseite des Deckels und einer am Mantel ausgebildeten komplementären Dichtfläche angeordnet sein, sodass die Verbindung zwischen dem mindestens einen Deckel und dem Mantel günstig abgedichtet wird.
Eine besonders günstige Alternative sieht vor, dass der Kältemittelbehälter mindestens einen ersten Kältemitteleinlass, mindestens einen ersten Kältemittelaus- lass und einen Kältemittelsammelbehälter aufweist, welcher in dem Gehäuse angeordnet und fluidisch mit dem ersten Kältemitteleinlass und dem ersten Kältemit- telauslass verbunden ist. Somit kann Kältemittel, welches beispielsweise von einer Drossel oder einem Expansionsventil der Kälteanlage kommt durch den ersten Kältemitteleinlass in den Kältemittelbehälter einströmen. In dem Kältemittel- Sammelbehälter, welcher fluidisch mit dem ersten Kaltemitteleinlass verbunden ist können gasförmige oder flüssige Phasen des Kältemittels aus dem Kältemittelstrom in dem Kältemittelsammelbehälter aufgefangen werden. Aus dem ersten Kältemittelauslass kann das Kältemittel zu einer weiteren Komponente der Kälteanlage, beispielsweise einem inneren Wärmeübertrager, geleitet werden.
Eine weitere besonders günstige Alternative sieht vor, dass der Kältemittelbehälter einen zweiten Kältemitteleinlass, insbesondere für Kältemittel in einem Hochdruckbereich der Kälteanlage, eine zweiten Kältemittelauslass, insbesondere für Kältemittel in dem Hochdruckbereich der Kälteanlage, und einen inneren Wärmeübertrager aufweist, der ein Rohr besitzt, welches innerhalb des Gehäuses zumindest abschnittsweise schraubenförmig verläuft, welches den zweiten Kältemitteleinlass mit dem zweiten Kältemittelauslass verbindet und welches das Kältemittel insbesondere unter hohem Druck, oder ein Wärmtransportfluid führt. Dadurch kann das Kältemittel, nachdem es durch einen Kompressor komprimiert wurde und dadurch erwärmt wurde, und daraufhin in einem Kühler abgekühlt wurde, in dem Kältemittelbehälter noch weiter abgekühlt werden, sodass die Temperatur des Kältemittels an der Drossel oder dem Expansionsventil reduziert ist. Dadurch ist der Wirkungsgrad der Kälteanlage verbessert.
Eine günstige Lösung sieht vor, dass ein Inneres des Rohres des Wärmeübertragers fluidisch gegenüber einem Innenraum des Gehäuses getrennt, insbesondere abgedichtet ist. Dadurch sind innerhalb des Kältemittelbehälters zwei getrennte Kältemittelkreisläufe ausgebildet, sodass dadurch in dem Kältemittelbehälter Wärme von einem Hochdruckbereich der Kälteanlage zu einem Niedrigdruckbereich der Kälteanlage übertragen werden kann.
Eine weitere günstige Lösung sieht vor, dass das Rohr des Wärmeübertragers den Kältemittelsammelbehälter zumindest teilweise umgibt. Dadurch kann eine gute Wärmeübertragung zwischen dem Kältemittel innerhalb des Rohres des in- neren Wärmeübertragers zu dem Kältemittel innerhalb des Kältemittelsammelbehälters erfolgen.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
Es zeigen, jeweils schematisch,
Fig. 1 eine Prinzipskizze einer Kälteanlage,
Fig. 2 einen Kältemittelbehälter,
Fig. 3 eine Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie A-A durch den Kältemittelbehälter aus Fig. 2, wobei die linke Seite der Zeichnung den Kältemittelbehälter vor einem Umformprozess und die rechte Seite der Zeichnung den Kältemittelbehälter nach dem Umformprozess zeigt, und Fig. 4 eine Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie A-A gemäß der Fig. 2 durch einen Kältemittelbehälter gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, wobei die linke Seite der Zeichnung den Kältemittelbehälter vor einem Umformprozess und die rechte Seite der Zeichnung den Kältemittelbehälter nach dem Umformprozess zeigt.
Eine in Fig. 1 schematisch dargestellte Kälteanlage 10 umfasst einen Kompressor 12, einen Gaskühler 14, einen Kältemittelbehälter 16, eine/ein Drossel/Expansionsventil 18 und einen Verdampfer 20. Die Kälteanlage 10 arbeitet dabei auf dem bekannten Prinzip des Kältekreislaufes. Ein Kältemittel 22 durchläuft einen Kreislauf, welcher durch den Kompressor 12 angetrieben wird. Zunächst wird das Kältemittel 22 im Kompressor 12 komprimiert, wodurch sich die Temperatur des Kältemittels 22 erhöht. Vom Kompressor 12 wird das Kältemittel 22 in den Gaskühler 14 geleitet, wo es aufgrund der durch die Komprimierung erhöhten Temperatur Wärme an die Umgebung abgeben kann. Von dem Gaskühler 14 aus wird das Kältemittel 22, über einen inneren Wärmeübertrager 30, zu der/dem Drossel/Expansionsventil 18 geleitet, welches den Fluss des Kältemittels 22 drosselt bzw. regelt und einen Niedrigdruckbereich 24 von einem Hochdruckbereich 26 des Kältemittelkreislaufes 28 trennt. Nach der/dem Drossel/Expansionsventil 18 strömt das Kältemittel 22 in den Verdampfer 20, in we- lechem es expandiert und sich dabei abkühlt. Dadurch, dass das Kältemittel 22 in dem Hochdruckbereich 26 Wärme an die Umgebung abgeben kann, ist die Temperatur des Kältemittels 22 im Verdampfer 20 niedriger als sie beim Eintritt des Kältemittels 22 in den Kompressor 12 war. Der Verdampfer 20 weist einen zweiten Strömuingspfad für ein zu kühlendes Medium, wie beispielsweise Luft, auf, so dass die Kälteanlage 10 Wärme von dem zu kühlendem Medium aufnehmen kann. Stromab des Verdampfers 20 ist ein Kältemittelsammelbehälter 40 angeordnet, von welchem aus das Kältemittel 22 über den inneren Wärmeübertrager 30 zu dem Kompressor 12 geleitet wird. Die Kälteanlage 10 wird beispielsweise in Klimaanlagen von Kraftfahrzeugen verwendet. Aufgrund seiner, verglichen mit anderen Kältemitteln, geringen Treibhausaktivität wird als Kältemittel 22 CO2 (R744) verwendet. Insbesondere bei Verwendung von CO2 als Kältemittel 22 ist die Verwendung eines inneren Wärmeübertrager 30 günstig für den Wirkungsgrad der Kälteanlage 10. Über den inneren Wärmeübertrager 30 wird Wärme von dem Kältemittel 22 in dem Hochdruckbereich 26, insbesondere stromab des Kühlers 14, auf das Kältemittel 22 in dem Niedrigdruckbereich 24, insbesondere stromab der/dem Drossel/Expansionsventil 18, übertragen. Dadurch kann die Temperatur des Kältemittels 22 an der/dem Drossel/ Expansionsventil 18 noch weiter reduziert werden, sodass sich der Wirkungsgrad der Kälteanlage 10 verbessert.
Der Kältemittelsammelbehälter 40 ist im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet und verbindet einen ersten Kältemitteleinlass 42 mit einem ersten Kältemittelaus- lass 44.
Durch den ersten Kältemitteleinlass 42 strömt Kältemittel 22 von dem Verdampfer 20 kommend in den Kältemittelbehälter 16 und damit in den Kältemittelsammelbehälter 40 ein. Durch die im Verdampfer erfolgte Abkühlung des Kältemittels 22 können sich flüssige Phasen des Kältemittels 22 bilden, welche in dem Kältemittelsammelbehälter 40 zurückgehalten werden.
Der innere Wärmeübertrager 30 weist ein Rohr 32 auf, welches einen zweiten Kältemitteleinlass 34 mit einem zweiten Kältemittelauslass 36 verbindet. Das Rohr 32 erstreckt sich innerhalb eines Gehäuses 38 des Kältemittelbehälters 16. Zumindest abschnittsweise verläuft das Rohr 32 schraubenförmig innerhalb dem Gehäuse 38. Dabei umschließt das Rohr 32 den Kältemittelsammelbehälter 40, welcher ebenfalls in dem Gehäuse 38 angeordnet ist. Insbesondere ist ein Inneres 46 des Rohres 32 fluidisch gegenüber einem Innenraum 48 des Gehäuses 38 abgedichtet. Der Kältemittelbehälter 16 weist zwei Strömungswege auf, zum einen über den ersten Kältemitteleinlass 42 und zu dem Kältemittelsammelbehälter 40 und aus dem ersten Kältemittelauslass 44 wieder hinaus, und zum anderen durch den zweiten Kältemitteleinlass 34 durch das Rohr 32 des inneren Wärmeübertragers 30 und zu dem zweiten Kältemittelauslass 36 wieder hinaus. Beide Strömungswege sind fluidisch voneinander getrennt. Jedoch besteht ein thermischer Kontakt zwischen den beiden Strömungswegen, sodass Wärme zwischen den beiden Strömungswegen ausgetauscht werden kann. Die Strömung des Kältemittels 22 in den Strömungswegen verläuft dabei zumindest teilweise im Gegenstrom, sodass die Wärmeübertragung besonders effizient stattfindet. Dadurch ist der innere Wärmeübertrager 30 gebildet.
Das Gehäuse 38 weist mindestens einen, insbesondere zwei Deckel 50 und einen, insbesondere rohrförmigen Mantel 52 auf, welche zusammen den Innenraum 48 des Gehäuses 38 umschließen. In den beiden Deckeln 50 sind die Kältemittelanschlüsse angeordnet. Insbesondere ist einem oberen Deckel der erste Kältemitteleinlass 42 und der zweite Kältemittelauslass 36 angeordnet und in einem unteren Deckel der erste Kältemittelauslass 44 und der zweite Kältemitteleinlass 34 angeordnet. Der Deckel 50 ist mit dem Mantel 52 fluiddicht verbunden, sodass der Innenraum 48 des Gehäuses 38 gegenüber der Umgebung abgedichtet ist.
Der Deckel 50 weist einen ringförmigen Aufnahmeabschnitt 54 auf, welcher sich axial von einem Basisabschnitt 56 erstreckt und somit einen Aufnahmebereich 58 für den Mantel 52 bildet. Der Aufnahmeabschnitt 54 weist einen Innendurchmesser auf, welcher größer ist als ein Außendurchmesser des Mantels 52, sodass der Mantel 52 in den Aufnahmebereich 58 des Deckels eingeschoben werden kann. Im Überlappbereich von Mantel 52 und Deckel 50 weist der Mantel 52 einen Verbindungsabschnitt 60, welcher an der Außenseite des Mantels 52 aufgeraut sein kann, insbesondere kann der Verbindungsabschnitt 60 eine Riffelung und/oder eine Rändelung aufweisen.
Um den Deckel 50 mit dem Mantel 52 zu verbinden wird zunächst der Mantel 52 in den Aufnahmebereich 58 des Deckels geschoben. Daraufhin wird der Aufnahmeabschnitt 54 des Deckels verformt, sodass der Aufnahmeabschnitt 54 gegen den Verbindungsabschnitt 60 des Mantels 52 drückt und somit einen Reibschluss zwischen dem Deckel 50 und dem Mantel 52 bildet. Insbesondere wird der Aufnahmeabschnitt 54 des Deckels 50 radial nach Innen verformt. Eine solche Verformung kann beispielsweise durch einen Radialpressvorgang erzielt werden. Durch die Aufrauhung des Verbindungsabschnitts 60 wird der Reibschluss zwischen dem Deckel 50 und dem Mantel 52 noch weiter erhöht.
Ferner weist das Gehäuse 38 ein Dichtelement 61 auf, welches an der Außenseite des Mantels 52 und an einer Innenseite des Aufnahmebereichs 54 anliegt, sodass der Mantel 52 und der Deckel 50 gegeneinander abgedichtet sind.
Eine in Fig. 4 dargestellte zweite Ausführungsform des Kältemittelbehälters 16 unterscheidet sich von der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten ersten Ausführungsform des Kältemittelbehälters 16 dadurch, dass der Deckel 50 und der Mantel 52 durch einen Formschluss miteinander verbunden sind. Der Verbindungabschnitt 60 des Mantels 52 weist dazu einen Hinterschnitt 62 auf. Bei dem Verformen des Aufnahmeabschnitts 54 des Deckels 50 wird der Aufnahmeabschnitt 54 hinter den Hinterschnitt 62 des Verbindungsabschnitts 60 gepresst. Dadurch entsteht ein Formschluss zwischen dem Deckel 50 und dem Mantel 52.
Das Dichtelements 61 ist an einer Stirnseite 64 des Mantels angeordnet und liegt an einer Dichtfläche 66 des Deckels 50 an, welche ringförmig dem Aufnahmebereich 58 zugewandt an dem Basisabschnitt 56 angeordnet ist. Dadurch dichtet das Dichtelement 61 den Deckel gegen den Mantel 52 ab, sodass der Innenraum 48 des Gehäuses 38 gegenüber der Umgebung abgedichtet ist.
Im Übrigen stimmt die in Fig. 4 dargestellte zweite Ausführungsform des Kältemittelbehälters 16 mit der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten ersten Ausführungsform des Kältemittelbehälters 16 hinsichtlich Aufbau und Funktion überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Eine nicht dargestellte dritte Ausführungsform des Kältemittelbehälters 16 unterscheidet sich von der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten ersten Ausführungsform und von der in der Fig. 4 dargestellten zweiten Ausführungsform dadurch, dass der innere Wärmeübertrager 30 nicht in dem Kältemittelbehälter 16 integriert ist. Bei der dritten Ausführungsform ist es möglich, dass die Kältemittelanschlüsse nur an einer Seite des Kältemittelbehälters 16 angeordnet sind. Entsprechen ist es auch möglich, dass der Kältemittelsammelbehälter nur einen Deckel 50 aufweist.
Die Verbindung zwischen dem Mantel 52 und dem Deckel kann entsprechend der ersten oder der zweiten Ausführungsform des Kältemittelbehälters 16 gestaltet sein.
Im Übrigen stimmt die dritte Ausführungsform des Kältemittelbehälters 16 mit der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten ersten Ausführungsform des Kältemittelbehälters 16 oder der in Fig. 4 dargestellten zweiten Ausführungsform des Kältemittelbehälters 16 hinsichtlich Aufbau und Funktion überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.

Claims

Ansprüche
1 . Kältemittelbehälter (16) für eine Kälteanlage (10) mit einem Gehäuse (38), welches mindestens einen Deckel (50) und einen, insbesondere zylinderförmigen, Mantel (52) aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Mantel (52) und der Deckel (50) durch einen Umformprozess miteinander verbunden sind.
2. Kältemittelbehälter nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Mantel (52) und der Deckel (50) durch einen Radialpressvorgang miteinander verbunden sind.
3. Kältemittelbehälter nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Deckel (50) radial nach innen verformt ist, um den Deckel (50) mit dem Mantel (52) zu verbinden.
4. Kältemittelbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
- dass der Mantel (52) einen Verbindungsabschnitt (60) aufweist, gegen welchen der Deckel (50) gepresst ist und der, insbesondere an einer Außenseite des Mantels (52), aufgeraut ist, beispielsweise eine Riffelung und/oder Rändelung aufweist, oder
- dass der Deckel (50) einen Verbindungsabschnitt (60) aufweist, gegen welchen der Mantel (52) gepresst ist und der, insbesondere an einer Außenseite des Deckels (50), aufgeraut ist, beispielsweise eine Riffelung und/oder Rändelung aufweist.
5. Kältemittelbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
- dass der Mantel (52) einen Verbindungsabschnitt (60) aufweist, gegen welchen der Deckel (50) gepresst ist und der einen Hinterschnitt (62) aufweist, oder
- dass der Deckel (50) einen Verbindungsabschnitt (60) aufweist, gegen welchen der Mantel (52) gepresst ist und der einen Hinterschnitt (62) aufweist.
6. Kältemittelbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein Dichtelement (61 ) vorgesehen ist, welches die Verbindung zwischen dem mindestens einen Deckel (50) und dem Mantel (52) abdichtet.
7. Kältemittelbehälter nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Dichtelement (61 ) an einer Außenseite des Mantels (52) und an einer Innenseite des Deckels (50) anliegt, oder umgekehrt.
8. Kältemittelbehälter nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
- dass das Dichtelement (61 ) an einer Stirnseite (64) des Mantels (52), oder
- dass das Dichtelement (61 ) an einer Stirnseite des Deckels (50) anliegt.
9. Kältemittelbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Kältemittelbehälter (16) mindestens einen ersten Kältemitteleinlass (42), mindestens einen ersten Kältemittelauslass (44) und einen Kältemittelsammelbehälter (40) aufweist, welcher in dem Gehäuse (38) angeordnet und fluidisch mit dem ersten Kaltemitteleinlass (42) und dem ersten Kältemittelauslass (44) verbunden ist.
10. Kältemittelbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Kältemittelbehälter (16) einen zweiten Kältemitteleinlass (34), insbesondere für Kältemittel (22) in einem Hochdruckbereich (26) der Kälteanlage (10), einen zweiten Kältemittelauslass (36), insbesondere für Kältemittel (22) in dem Hochdruckbereich (26) der Kälteanlage (10), und einen inneren Wärmeübertrager (30) aufweist, der ein Rohr (32) besitzt, welches innerhalb des Gehäuses (38) zumindest abschnittsweise schraubenförmig verläuft, welches den zweiten Kältemitteleinlass (34) mit dem zweiten Kältemittelauslass (36) verbindet und welches das Kältemittel (22), insbesondere unter hohem Druck, oder ein Wär- metransportfluid führt.
1 1 . Kältemittelbehälter nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein Inneres des Rohres (46) des inneren Wärmeübertragers (30) fluidisch gegenüber einem Innenraum (48) des Gehäuses (38) getrennt, insbesondere abgedichtet, ist.
12. Kältemittelbehälter nach Anspruch 10 oder 1 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Rohr (32) des inneren Wärmeübertragers (30) den Kältemittelsammelbehälter (40) zumindest teilweise umgibt.
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