DE9219200U1 - Kondensator für eine Klimaanlage - Google Patents

Description

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Behr GmbH & Co. Stuttgart, den 06.09.1999

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Kondensator für eine Klimaanlage eines Fahrzeuges

Die Erfindung betrifft einen Kondensator für eine Klimaanlage eines Fahrzeuges, der einen Rohr-Rippenblock enthält, welcher beidseits mit Sammelrohren versehen ist, die mittels Trennwänden derart unterteilt sind, daß der Rohr-Rippenblock einen oberen Kondensierabschnitt für gasförmiges Kältemittel und einen unteren Unterkühlabschnitt für flüssiges Kältemittel bildet, wobei neben einem der Sammelrohre und parallel dazu ein Sammler angeordnet ist, der mit diesem Sammelrohr verbunden ist.

Bei einem bekannten Kondensator der eingangs genannten Art (EP 0 480 330 A2) ist der Sammler, der als eine Art Zwischenspeicher für flüssiges und gasförmiges Kältemittel dient, an eine Verbindungsleitur.g zwischen dem Kondensierabschnitt und dem Unterkühlabschnitt angeschlossen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kondensator der eingangs genannten Art so auszubilden, daß relativ große konstruktive Freiheiten bezüglich der Ausbildung des Kondensierabschnittes und insbesondere des Unterkühlabschnittes bestehen.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Sammler eine Strömungsverbindung zwischen dem Kondensierabschnitt und dem Unterkühlabschnitt bildet und über eine erste Verbindungsöffnung mit dem Kondensierabschnitt und mit einer zweiten, im Bereich seines Bodens angebrachten Verbindungsöffnung mit dem Unterkühlabschnitt in Verbindung steht.

Die Anordnung des Sammlers, der über jeweils eigene Verbindungsöffnungen mit dem Kondensierabschnitt und dem Unterkühlabschnitt in Verbindung steht, erlaubt größere konstruktive Freiheiten. Insbesondere ist es möglich, den Unterkühlabschnitt innerhalb des Kondensators so zu gestalten, daß das flüssige Kühlmittel der Unterkühlstrecke im Bereich des unteren Endes des Kondensators zugeführt wird, so daß das flüssige Kühlmittel auf dem Weg zu einem Austrittsanschluß von unten nach oben den Kondensator mit mehreren gegenläufigen Bewegungen durchströmt.

In v/eiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, daß das Sammelrohr und der dazu parallele Sammler als ein Doppelrohr ausgebildet sind, in dessen die beiden Rohrkammern trennende Wand die Verbindungsöffnungen angebracht sind. Damit ergibt sich eine äußerst kompakte Bauweise, die keine nach außen abzudichtenden Verbindungs- oder Anschlußstellen enthält.

Bei einer ersten Ausführungsform wird vorgesehen, daß das Doppelrohr aus wenigstens zwei Blechprofilen zusammengefügt ist.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung v.'ird vorgesehen, daß das Doppelrohr aus Blechprofilen und einem extrudierten Verbindungsprofil zusammengesetzt ist. Bei beiden Ausführungsformen erfolgt zunächst eine Vormontage und dann ein Verlöten der einzelnen Elemente in einem Ofen.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird vorgesehen, daß das Doppelrohr ein extrudiertes Zwei-Kammer-Rohr ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, daß die als Sammler dienende Rohrkammer gegenüber der Ebene des Rohr-Rippenblockes versetzt angeordnet ist. Diese versetzte Anordnung kann zu erheblichen Einbauvorteilen führen, insbesondere wenn der Kondensator zv/ischen einer Lüfterzarge und einem Kühler für die Motorflüssigkeit eines Fahrzeuges im Motorraum angeordnet ist, in welchem üblicherweise nur wenig Bauraum zur Verfügung steht.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform.

Fig. 1 zeigt einen Vertikalschnitt (entlang der Linie I-I

der Fig. 2) durch einen erfindungsgemäßen Kondensator,

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Kondensator der Fig. 1,

Fig. 3 eine Draufsicht auf eine abgewandelte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kondensators mit seiner in ein Kraftfahrzeug eingebauten Position bezüglich weiterer Elemente,

Fig. 4 und 5

abgewandelte Ausführungsformen für ein aus Blechprofilen zusammengesetzes Doppelrohr, das als Sammelrohr und Sammler dient,

Fig. 6 und 7

Ansichten von als Sammelrohr und als Sammler dienenden Doppelrohren, die als extrudierte Rohre hergestellt sind,

Fig. 8 und 9

Draufsichten auf die als Sairanelrohr und als Sammler dienende Doppelrohre, die jeweils aus einem Verbindungsprofil und daran befestigten Blechprofilen bestehen .

Fig. 10 einen vertikalen Teilschnitt durch den unteren Bereich
einer abgewandelten Ausführungsform eines Kondensators mit integriertem Sammler, und

Fig. 11 einen Querschnitt durch Sammelrohr und Sammler im
Bereich einer Verbindungsöffnung.

Der in Fig. 1 und 2 dargestellte Kondensator besitzt einen Rohr-Rippenblock 10 mit horizontal liegenden Flachrohren 11 und dazwischen angeordneten Rippen 12. Die Flachrohre 11 münden in Sammelrohren 13, 14, die beidseits über die gesamte Höhe des Rohr-Rippenblockes 10 laufen. Das in der Zeichnung linke Sammelrohr 13 ist mit einem Zulaufanschluß 15 für von einem Verdichter kommenden gasförmigen Kältemittel versehen. Das gleiche Sammelrohr 13 ist außerdem mit einem Anschluß 16 für eine Leitung versehen, über die flüssiges Kältemittel zu einem Expansionsventil transportiert wird.

Die beiden Sammelrohre 13, 14 sind durch Trennwände 17, 18 in vertikaler Richtung unterteilt, die den Rohr-Rippenblock 10 in einen oberen Kondensierabschnitt für das kondensierende gasförmige Kältemittel und einen Unterkühlabschnitt für das bereits flüssige Kältemittel unterteilen. Die beiden Trennwände 17, 18 befinden sich auf gleicher Höhe. Die Sammelrohre 13, 14 sind in dem oberhalb der Trennwände 17, 18 liegenden Kondensierabschnitt mittels weiterer Zwischen-Trennv;ände 19, 20; 21, 22 derart unterteilt, daß das gasförmige Kältemittel einen raäanderförmigen Weg in dem Kondensierabschnitt beschreibt, wobei der Strömungsquerschnitt mit zunehmender Abkühlung entsprechend

dem sich dabei verringernden Volumen des gasförmigen Kältemittels ebenfalls verringert ist.

An eines der Sammelrohre (in der Zeichnung an das rechte Sammelrohr 14) ist ein Sammler 23 angeschlossen, der über eine Verbindungsöffnung 24 an den unteren Austrittsbereich des Kondensierabschnittes angeschlossen ist. In dem Sammler 23 sammelt sich flüssiges Kältemittel bis zu einem gewissen Niveau. Darüber befindet sich gasförmiges Kältemittel. Der Sammler 23 bewirkt durch seine Funktion als Dampfabscheider und Füllmengenreservoir, daß der Zustand des aus der Verbindungsöffnung 24 in den Sammler 23 übertretenden Kältemittels im wesentlichen gesättigt ist, d.h. das Kältemittel bereits dort also vollständig kondensiert ist.

Der Sammler 23 ist über eine Verbindungsöffnung 25, die sich im Bereich des Bodens besonders befindet, mit dem Unterkühlabschnitt verbunden, in welchem flüssiges Kältemittel unterkühlt wird. Die Sammelrohre 13, 14 sind in dem Unterkühlabschnitt durch jeweils eine Zwischen-Trennwand 26, 27 unterteilt, so daß sich ein Z-förmiger Strömungsweg für das flüssige Kältemittel von der Verbindungsöffnung 25 zu dem Austrittsanschluß 16 ergibt.

Die Sammelrohre 13, 14 sind oben und unten durch Abschlußwände 28, 29, 30, 31 verschlossen. Dabei bilden die Abschlußwände 30, 31 des Sammelrohres 14 auch gleichzeitig die oberen und unteren Abschlußwände für den an das Sammelrohr 14 angesetzten rohrförmigen Sammler 23.

Wie in Fig. 1 dargestellt ist, ist innerhalb des Sammlers 23 eine Trocknerpatrone 32 angeordnet. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist die Trocknerpatrone 32 nicht aus dem Sammler 23 herausnehmbar.Bei einer abgewandelten Ausführungsform wird vorgesehen, daß die Verschlußwand 31, d.h. der Boden des Sammlers 23, mit einem Gewindestutzen versehen ist, in den ein den

Durchmesser der Trocknerpatrone 32 entsprechender Deckel dichtend eingeschraubt ist. Bei dieser Ausführungsform ist dann der Trockner 32 aus dem Sammler herausnehmbar und austauschbar.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und 2 besteht das in der Zeichnung linke Sammelrohr aus zwei Blechprofilen 33, 34 von etwa haib-ovalem Querschnitt, deren Ränder sich überlappen.

Auch das in der Zeichnung rechte Sammelrohr 14 ist aus zwei Blechprofilen 35, 36 zusammengesetzt, die einander überlappen. Das Blechprofil 35 ist mit verlängerten Rändern 37 versehen, die Anschlußflächen für den Sammler 23 bilden, der aus einem im wesentlichen zylindrisch gebogenen Blechprofil besteht.

Der gesamte Kondensator ist so aufgebaut, daß er in der bisher beschriebenen Form vormontiert werden kann, wobei die einzelnen Elemente bereits kraft- oder formschlüssig zusammenhalten. In dieser zusammengebauten oder vormontierten Gestalt wird der Kondensator in einen Lötofen verbracht, in welchem ein Verlöten und damit eine feste und dichte Verbindung zwischen den einzelnen Elementen erfolgt. Hierzu sind die einzelnen Elemente in bekannter Weise mit einer Lotplattierung versehen.

In Kraftfahrzeugen ist es allgemein üblich, daß ein Kondensator, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist, in Fahrtrichtung vor einem Kühler 40 für das Motorkühlmittel angeordnet ist. Vor dem Kondensator befindet sich dann noch ein Gebläse mit einer Lüfterzarge 41. Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 ist der Sammler 23' derart an das Sammelrohr 14' angesetzt, daß er versetzt gegenüber der Ebene des Rohr-Rippenblockes 10 ist. Dadurch ist es möglich, den rohrförmigen Sammler 23' an dem Sammelrohr 14' anzubringen, ohne daß die bisherigen Einbaumaße verändert werden müssen. Dabei ist es selbstverständlich auch möglich, den Sammler 23' noch weiter im Uhrzeigersinn verdreht gegenüber dem Sammelrohr 14' anzuordnen, daß der Rohr-Rippenblock 10 mit dein Sammelrohr 14 noch dichter an den Kühler 40 herangerückt werden

kann. Darüber hinaus ist es möglich, den Sammler 23' mit einer Kontur zu versehen, die mit Abstand den angedeuteten Wasserkasten 42 des Kühlers umgibt.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 ist vorgesehen, daß das Sammelrohr 14'' mit dem angeformten Sammler 23'' ähnlich wie Fig. 1 aus drei Blechprofilen zusammengesetzt ist. Bei dieser Ausführungsform ist jedoch das den Sammler 23'· bildende Blechprofil mit abgekanteten Laschen versehen, die sich von außen an das Sammelrohr 14' ' anlegen und dort mit diesem dichtend verlötet werden.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 ist vorgesehen, daß das Sammelrohr 14' ' ' und der Sammler 23' ' ' nur aus zwei Blechprofilen 35 und 43 gebildet ist. Das Blechprofil 35 entspricht in seiner Form dem in Fig. 1 und 2 verwendeten Blechprofil 35. Das den Sammler 23''' bildende Blechprofil ist ein geschlossenes Rohr 43, das in dem dem Sammelrohr 14' ' ' zugewandten Bereich eine Abflachung aufweist. Selbstverständlich ist es auch möglich, ein vollständig zylindrisches Rohr oder auch ein rechteckiges oder quadratisches oder sonstig geformtes Rohrs zu verwenden.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 6 ist ein extrudiertes Doppelrohr 44 vorgesehen, das mit einer Rohrkammer ein Sammelrohr und mit einer anderen Rohrkammer den Sammler bildet.

Wie in Fig. 7 dargestellt ist, kann ein Doppelrohr 45 vorgesehen werden, das ein asymmetrisches Profil aufv/eist, sofern dies aus Einbaugründen vorteilhaft ist.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 8 ist ein extrudiertes Zwischenprofil 46 vorgesehen, das mit in vertikaler Richtung verlaufenden Aufnahmeschlitzen 47, 48 versehen ist, in die die Ränder von etwa halbovalen Blechprofilen 49, 50 eingesetzt sind, die ein Sammelrohr und einen Sammler bilden.

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Das gleiche Prinzip nach Fig. 8 ist auch bei der im Ausführungsbeispiel nach Fig. 9 vorgesehen, d.h. mittels eines extrudierten Verbindungsprofils 51 werden zwei Blechprofile 52, 53 zusammengefügt, die ein Sammelrohr und einen Sammler bilden. Das Verbindungsprofil 51 ist mit in vertikaler Richtung verlaufenden Aufnahmeschlitzen 54, 55 versehen, in die die Ränder der Blechprofile 52, 53 eingesteckt sind.

Wie schon erwähnt wurde, sorgen die in Abstand zueinander angeordneten Verbindungsöffnungen 24, 25 zwischen dem Sammelrohr 14 und dem Sammler 23 dafür, daß der Sammler von dem Kühlmittel durchströmt wird. Um sicher zu stellen, daß der Unterkühlabschnitt von der Verbindungsöffnung 25 möglichst nur flüssiges Kühlmittel erhält, muß der Sammler 23 in möglichst idealer Weise auch die Funktion eines Flüssigkeitsabscheiders erfüllen. Die Wirkung des Sammlers 23 besteht dann darin, daß sich abhängig vom Betriebszustand ein unterschiedlicher Flüssigkeitsstand im Sammler 23 ausbildet, der dem Kondensationsdruck und damit die zugehörige Kondensationstemperatur so beeinflußt, daß der Zustand des durch die Verbindungsöffnung 24 in den Sammler 23 zuströmenden Kältemittels in allen Betriebszuständen weitgehen ebenfalls flüssig gesättigt ist. Die schlanke bauweise des Sammlers 23 kann dazu führen, daß infolge hoher Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittel-Massenstroms im Sammler 23 von der Verbindungsöffnung 24 zur Verbindungsöffnung 25 Gasblaser, nach unten mitgerissen werden können, wodurch die gewollte, möglichst gute Phasentrennung und damit die Trennung des Kondensatormoduls in Kondensationsabschnitt und Unterkühlabschnitt beeinträchtigt würde. Um dies zu verhindern, wird gemäß deir·. Ausführungsbeispiel nach Fig. 10 und 11 vorgesehen, daß die Verbindungsöffnung 24 so gestaltet ist, daß sie einen Flüssigkeitswirbel erzeugt, v/odurch sich die schwereren Flüssigkeitsbestandteile des Kältemittel-Massenstrorcs nach außen bewegen und dann an der Innenwandung nach unten strömen, während die leichteren Gasbestandteile im Zentrum bleiben und nach eben wandern. Hierzu ist die Verbindungsöffnung 24 als eine Stanz-

öffnung ausgebildet, aus der eine als Führungsmittel dienende Lasche 56 herausgeklappt ist. Die Lasche 56 ist zu der anschließenden Innenwandung des Sammlers 23 gerichtet, so daß das Kältemittel mit einem Wirbel in den Sammler einströmt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel besitzt der Sammler 23 einen im wesentlichen zylindrischen Querschnitt, wobei die Lasche 56 annähernd tangential gerichtet ist.

Wie in Fig. 10 dargestellt ist, ist es möglich, die untere Verbindungsöffnung 25, durch welche hindurch Kältemittel aus dem Sammler 23 zu dem Unterkühlabschnitt strömt, in entsprechender Weise auszubilden. Zweckmäßig wird hier dabei vorgesehen, daß die Lasche 57 gegensinnig ausgeklappt ist, so daß das flüssige Kältemittel mit einer gleichsinnigen Strömung abströmt.

Wie ferner in Fig. 10 dargestellt ist, sind das Sammelrohr 14 und der daran anschließende Sammler 23 mittels eines gemeinsamen Deckels 58 verschlossen, der mit den Konturen von Sammelrohr 14 und Sammler 23 entsprechenden Schlitzen versehen ist, so daß dieser Deckel 58 auf die Enden von Sammelrohr 14 und Sammler 23 aufgesteckt wird und mit diesen verlötet v/ird. Im Bereich des Sammlers 23 ist der Deckel 58 mit einer Gewindebohrung versehen, in die ein Verschlußstopfen 59 eingeschraubt ist. Zwischen Verschlußstopfen 59 und dem Deckel 58 ist ein Dichtungsring 60 eingelegt!, insbesondere ein O-Ring. Der Trockner 32 besteht aus in ein¹' Säckchen eingefülltem Trocknergranulat. Dieser Trockner kann, nach Lösen des Verschlußstopfens 59 ausgetauscht werden. Zwechmäßigerweise ist der Trockner 32 in axialer Richtung so kurz gehalten, so daß er nicht in den Bereich der Verbindungsöffnung 24 erreicht, so daß dort durch den Trockner 32 die Wirbelbildung in dem Sammler 23 nicht verhindert wird.

Claims (9)

1. Kondensator für eine Klimaanlage eines Fahrzeuges, der einen Rohr-Rippenblock enthält, welcher beidseits mit Sammelrohren versehen ist, die mittels Trennwänden derart unterteilt sind, daß der Rohr-Rippenblock einen oberen Kondensierabschnitt für Kältemittel und einen unteren Unterkühlabschnitt für Kältemittel bildet, wobei nebem einem der Sammelrohre und parallel dazu ein rohrförmiger Sammler angeordnet ist, der mit diesem Sammelrohr verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Sammler (23) eine Strömungsverbindung zwischen dem Kondensierabschnitt und dem Unterkühlabschnitt bildet und über eine erste Verbindungsöffnung (24) mit dem Kondensierabschnitt und über eine zweite Verbindungsöffnung (25) mit dem Unterkühlabschnitt in Verbindung steht.

2. Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sammelrohr (14) und der dazu parallele Sammler als ein Doppelrohr ausgebildet sind, in dessen die beiden Rohrkammern trennender Wand die Verbindungsöffnungen (24, 25) angebracht sind.

3. Kondensator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Doppelrohr aus wenigstens zwei Blechprofilen (35, 36, 38; 35, 43) zusammengefügt ist.

4. Kondensator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Doppelrohr aus Blechprofilen (49, 50; 52, 53) und einem extrudierten Verbindungsprofil (46; 51) zusammengesetzt ist.

5. Kondensator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Doppelrohr ein extrudiertes Zwei-Kammer-Rohr (44, 45) ist.

6. Kondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Sammler (23) ein Trockner (32) angeordnet ist.

7. Kondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die als Sammler (23') dienende Rohrkammer gegenüber der Ebene des Rohr-Rippenblockes (10) versetzt angeordnet ist.

8. Kondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens die erste Verbindungsöffnung (24), die von dem Kondensatorabschnitt zu dem Sammler (23) führt, einen Austritt mit einer in dem Sammler einen Strömungswirbel erzeugenden Vorm aufweist.

9. Kondensator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Austritt der Verbindungsöffnung (24) mit einem Führungselement (56) versehen ist, das hin zu einer an die Verbindungsöffnung anschließenden Wand des Sammlers gerichtet ist.