Beschreibung

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft einen Sammler für ein Kältemittel für einen Kältemittelkreislauf, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 , sowie einen Kondensator mit einem solchen Sammler,

Stand der Technik

Sammler für Kältemittel eines Kältemtttelkreises sind im Stand der Technik bekannt. Diese Sammler bevorraten das Kälternittel, um auch bei betriebsbedingten Schwankungen des Füllvolumens genügend Kältemittel im Kältemittelkreislauf verfügbar zu haben.

Weiterhin ist im Sammler oftmals auch ein Trocknungsmittel vorgesehen, um das Kältemittel zu trocknen und Feuchtigkeit aus dem Kältemittel herauszufittern.

Der Sammler ist im Kältemittelkreislauf oftmals nach dem Kondensator oder zwischen einer Kondensationszone und einer Unterkühlzone des Kondensators im Fiuidstrom angeordnet. Dabei strömt das Kältemittel aus dem Kondensator oder aus der Kondensationszone des Kondensators in den Sammler, wo das Kältemittel in eine gasförmige Phase und eine flüssige Phase getrennt wird. Die gasförmige Phase sammelt sich oberhalb der flüssigen Phase in dem Sammler und die flüssige Phase kann von unterhalb der gasförmigen Phase wieder aus dem Sammler abgeführt werden.

Wird aus dem Sammler auch gasförmiges Kältemittel in die nachfolgende Unterkühlzone geführt, so muss dieses gasförmige Kältemittel in der Unterkühlzone erst kondensieren, so dass die weitere Absenkung der Temperatur des Kältemittels für den gasförmigen Anteil solange nicht umgesetzt werden kann, bis der gasförmige Anteil nicht kondensiert ist. Dies reduziert die Effektivität der Unterkühlzone, weil ein Teil der Effektivität nicht die Absenkung der Temperatur des Kältemitteis bewirkt, sondern lediglich dessen Kondensation.

Dies bewirkt letztendlich, dass die maximale Unterkühlungstemperatur nicht erreicht wird und damit die Effektivität des nachfolgenden Verdampfers nicht optimal ist.

Die Füllhöhe des Sammlers mit Kältemittel hängt vom Lastzustand des Kältekreislaufs aber auch von der Füllmenge bei der Befüllung und von etwaigen Leckagen ab. Dabei wird bei jeder Betriebsbedingung, also bei jeder Füilhöhe des Kältemittels im Sammler Kältemittel in die nachfolgende Unterkühlzone gespeist.

Darstellung der Erfindung, Aufgabe, Lösung, Vorteile

Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen Sammler zu schaffen, bei welchem der gasförmige Anteil im flüssigen Kältemittel, welches aus dem Sammler strömt über weite Betriebsbereiche bzw. bei verschiedenen Füllhöhen möglichst gering ist. Auch ist es die Aufgabe einen Kondensator mit einem solchen Sammler zu schaffen.

Dies wird erreicht mit den Merkmalen von Anspruch 1.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sieht einen Sammler mit einem Sammlergehäuse mit einem Fluidsammeiraum vor, mit einem Fluideinlass und mit einem Fluidauslass, wobei in dem Fluidsammeiraum ein Trockner vorgesehen ist, wobei in den Fluidsammeiraum ein Einlasskanal ragt, welcher einen Kanalauslass im Fluidsammeiraum aufweist, welcher Fluid vom Fluideinlass als Kanaleinlass in den Fluidsammeiraum leitet, wobei der Einlasskanal derart geformt ist, dass das aus dem Kanalauslass strömende Fluid in einer lateralen Richtung in einem Abstand zur Mittelachse des Sammlers ausströmt. Dadurch wird erreicht, dass das Fluid auf einer kreis- bzw, spiralförmigen Bahn in dem Sammler strömt und dadurch eine gute Trennung von gasförmigem und flüssigem Kältemittel im Fluidsammeiraum des Sammlers erzielt wird, so dass beim Ausströmen von Fluid aus dem Sammler der gasförmige Anteil reduziert bzw. vermieden ist. Erfindungsgemäß ist es zweckmäßig, wenn sich oberhalb des Kanalauslasses ein unversperrtes Volumen befindet, welches mindestens 50% des Bruttovolumens des Sammlers in diesem Abschnitt beträgt und das über eine Höhe von mindestens 50% der gesamten Innenhöhe des Sammlers reicht. Dabei ist es vorteilhaft, wenn sich ein Trockner, wie ein Trocknergranulat, unterhalb des Kanalauslasses, auf der dem unversperrten Volumen abgewandten Seite, befindet.

Auch ist es zweckmäßig, wenn sich ein Trockner, wie ein Trocknergranulat, am oberen Ende des Sammlers befindet. Auch ist es vorteilhaft, wenn das Sammlervolumen im Wesentlichen eine konstante Querschnittsfläche aufweist.

Dabei ist es zweckmäßig, wenn der Querschnitt des Sammlers eine runde Form aufweist.

Weiterhin ist es bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung vorteilhaft, wenn das Sammlergehäuse einen runden Querschnitt mit einer zylindrischen Wandung aufweist Dies führt dazu, dass das aus dem Kanalauslass ausströmende Fluid an der zylindrischen Wandung des Sammlergehäuses in eine Kreisströmung gezwungen wird, bei welcher die Gasanteile besser aufsteigen können und sich besser von dem flüssigen Anteil absetzen können.

Auch ist es zweckmäßig, wenn der Einlasskanal an seinem Kanalauslass eine um etwa 90° zu einer Kanallängsachse verdrehte Auslassöffnung aufweist, so dass der ausströmende Fluidstrom etwa rechtwinklig zur Kanallängsachse austritt. Dadurch wird erreicht, dass das Fluid im Wesentlichen in einer horizontalen Ebene ausströmt und in eine Spiralbahn zwingbar ist, um den Weg des Fluids zu verlängern, damit die Phasenseparation verbessert wird.

Besonders vorteilhaft, ist es, wenn der Kanalauslass als Rohrbogen ausgebildet ist. Dadurch wird eine einfache Art der Umlenkung des Fluids erreicht. Auch ist es zweckmäßig, wenn der Kanalauslass als schräg abgeschnittenes Rohrende ausgebildet ist, bei welchem die lang überstehende Rohrwandseite zur kurzen Rohrwandseite gefaltet ist. Dadurch, dass die langüberstehende Rohrwandseite zur kurzen Rohrwandseite um etwa 90° umgebogen ist, wird vorteilhaft eine Struktur erzielt, die einer einfachen Umlenkung um 90° entspricht. Diese Struktur ist durch schräges Abschneiden des Rohrs und anschließendes Umfalten einer Rohrwandseite erreicht. Auch ist es vorteilhaft, wenn der Trockner zwischen zwei fluiddurchlässigen Haitescheiben angeordnet ist, wobei der Einlasskanal zumindest eine der Haitescheiben, vorteilhaft die beiden Haltescheiben durchsetzt. So kann der Trockner zwischen den beiden Haitescheiben angeordnet werden, wobei der Einlasskanal durch die Haltescheiben greift. Dies bewirkt, dass das Fluid auf dem Weg in den Fluidsammelraum den Trockner nicht direkt durchquert, sondern von dem Einlasskanal durch den Trockner abgegrenzt geführt, wird. Auf dem Rückweg aus dem Fluidsammelraum zum Fluidauslass hingegen muss das Fluid durch den Trockner, also durch die Haltescheiben und an dem dazwischen angeordneten Trocknergranulat vorbei strömen. Somit wird der Trockner vom Eingang zum Ausgang des Fluid sammelraums nur einmal durchströmt.

Auch ist es vorteilhaft, wenn der Trockner zwischen einer Bodenwand oder Deckelwand und einer fluiddurchlässigen Haltescheibe angeordnet ist. Der Trockner kann dabei am oberen oder am unteren Bereich des Fluidsammelraums angeordnet werden, so dass er raumsparend und kostengünstig mit nur einer Haltescheibe angeordnet ist. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die eine Haltescheibe von dem Einlasskanal durchsetzt ist. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn der Trockner am unteren Bereich des Sammlers angeordnet ist.

Auch ist es zweckmäßig, wenn mit dem Etniasskanal ein Fluidumlenkelement verbunden ist, welches den Fluidstrom aus dem Fluidsammelraum zu dem Fluidauslass umlenkt. Dadurch wird der direkte Weg zum Fluidauslass versperrt und es erfolgt eine Umlenkung des Fluids, um den Weg für das Fluid zu verlängern, was die Phasentrennung begünstigt.

Auch ist es vorteilhaft, wenn das Fluidumlenkelement eine Wandung ist, die im Wesentlichen senkrecht zur Längsrichtung des Einlasskanals ausgerichtet ist. So kann eine einfache und kostengünstige Art der Versperrung und Umlenkung erzielt werden. Die Wandung kann als ebene Scheibe mit Öffnung zum Durchführen des Einlasskanals ausgebildet sein, Auch ist es zweckmäßig, wenn zwischen der Wandung als Fluidumlenkelement und der Wandung des Sammlergehäuses ein Spalt zur Durchströmung des Fluids zum Fluidauslass vorgesehen ist, So kann ein gezielt dimensionierter Durchiass geschaffen werden, ohne dass hierfür gesonderte Bauteile nötig werden würden,

Besonders vorteilhaft ist es, wenn zwischen dem Fluidumlenkelement und dem Fluidauslass ein Filter angeordnet ist. Dadurch kann das Fluidumlenkungselement auch noch zur Halterung des Filters dienen, so dass eine gesonderte Halterung entfallen könnte. Die Halterung kann in das Fluidumlenkelement integriert werden.

Auch ist es zweckmäßig, wenn der Filter den Fluidauslass mit einer seiner Seitenflächen abdeckt und von dem Fluidumlenkelement auf einer der gegenüberliegenden Seitenfläche abgedeckt wird. Dadurch wird eine definierte Anordnung und Durchströmung des Filters erreicht. Die Halterung erfolgt zwischen dem Randbereich des Fluidauslasses und dem Fluidumlenkelement, während die Anströmung des Filters lateral von der Seite erfolgt, Auch ist es vorteilhaft, wenn die Haltescheibe eine gelochte Kunststoff- oder Blechscheibe ist. Dadurch kann die Scheibe kostengünstig durch Spritzgießen oder Stanzen hergestellt werden.

Auch ist es vorteilhaft, wenn der Kanalauslass als Rohrstutzen mit einem auf- oder eingesetzten Adapterstück, insbesondere aus Kunststoff _» ausgebildet ist. Auch ist es zweckmäßig, wenn der Fluideinlass und/ oder der Fluidauslass an einer Bodenplatte des Sammlers angeordnet sind.

Die Aufgabe zu dem Kondensator wird gelöst mit den Merkmalen von Anspruch 20.

Ein Ausführungsbeispiel betrifft einen Kondensator für einen Kältekreislauf, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einem Block mit ersten und zweiten Fluidkanälen, wobei die ersten Fluidkanale von einen Kältemittel und die zweiten Fluidkanale von einem Kühlmittel durchströmbar sind, wobei die ersten Fluidkanale in eine Kondensationszone zur Kondensation des Kältemittels und in eine Unterkühlzone zur Enterkühlung des flüssigen Kältemittels unterteil ist, wobei der Sammer im Fluidstrom zwischen Kondensationszone und Unterkühlzone oder nach der Unterkühlzone angeordnet ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind durch die nachfolgende Figurenbeschreibung und durch die Unteransprüche beschrieben.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Nachstehend wird die Erfindung auf der Grundlage zumindest eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Sammler gemäß dem Stand der Technik,

Fig.. 2 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen

Sammlers, Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Sammlers,

Fig. 4 ein Detail eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Sammlers,

Fig, 5 ein Ausführungsbeispiel für einen Einlasskanal, und

Fig. 6 ein Ausführungsbeispiel für einen weiteren Einlasskanal.

Bevorzugte Ausführung der Erfindung

Die Figur 1 zeigt einen Sammler 1 für ein Kältemittel eines Kältemittelkreislaufs eines Kraftfahrzeuges nach dem Stand der Technik. Der Sammler 1 weist ein Sammlergehäuse 2 auf, das eine zylindrische Wandung 3 sowie einen Boden 4 und einen Deckel 5 aufweist.

Im Boden 4 sind ein Ftuideinlass 6 sowie ein Fluidauslass 7 vorgesehen, Der Fluideinlass 6 stellt eine Bohrung durch den Boden 4 dar, so wie auch der Fluidauslass 7 eine Bohrung durch den Boden 4 darstellt. Auf der Innenseite des Fluideinlasses 8 ist ein Steigrohr 8 angeordnet, welches mit dem Fluideinlass 6 kommuniziert und welches sich im Wesentlichen durch den gesamten Sammler in vertikaler Richtung erstreckt, Strömt durch den Fluideinlass 6 ein Kältemittel 9 ein, so tritt es durch das Steigrohr 8 in vertikaler Richtung nach oben und strömt am oberen Ende des Steigrohres 8 in den Fluid sammeiraum aus. Dort sinkt es im Wesentlichen ab und gelangt nach Durchtritt durch den Trockner 10 wieder zum Fluidauslass 7. Der Trockner 10 ist etwa mittig des Sammlergehäuses 2 angeordnet, wobei eine Menge von Trocknergranulat 1 1 zwischen zwei Lochscheiben gehalten wird. Das Trocknergranulat ist also beiderseits von jeweils einer Lochscheibe 12, 13 gehalten, die beabstandet zueinander angeordnet sind. Das Kältemittel 9, welches am oberen Ende des Steigrohres 8 ausströmt, durchströmt den Trockner, indem es die obere Lochscheibe durchströmt und an dem Trocknergranulat vorbeiströmt und dann die untere Lochscheibe durchströmt. Die Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen

Sammlers 20 mit einem Sammlergehäuse 21 . Das Sammlergehäuse 21 besteht aus einer zylindrischen Wandung 22 sowie einem Boden 23 und einem Deckel 24, Das Sammlergehäuse 21 kann vorzugsweise aus einem Rohr gebildet werden, welches die Wandung 22 bildet, wobei der Boden 23 beispielsweise in das Rohr einsetzbar ist und der Deckel mit dem Rohr verbindbar ist oder gar mit diesem einteilig ausgebildet ist. Der Sammler 20 bildet einen Fluidsammelraum 25 im Inneren des Sammlergehäuses 21 , wobei der Sammler 20 mit einem Fluideinlass 28 und mit einem Fluidauslass 27 versehen ist. Der Fluideinlass 26 und der Fluidauslass 27 sind als Bohrungen im Boden 23 vorgesehen.

Der Fluideinlass 26 und der Fluidauslass 27 bilden Öffnungen oder Bohrungen im Boden 23 und dienen der Fluidkommunikation zwischen einem externen Anschluss und dem Fluidsammelraum 25. Im Inneren des Fluidsammelraums 25 ist ein Einlasskanal 28 vorgesehen, welcher mit dem Fluideinlass 26 fluidverbunden ist und welcher in den Fluidsammelraum 25 hineinragt. Das durch den Fluideinlass 26 einströmende Fluid, wie Kältemittel, 29 strömt durch den Einlasskanal 28 und tritt aus dem Kanalauslass 30 des Einlasskanals 28 aus. Der Kanaleinlass 31 kann mit dem Fluideinlass 26 zusammenfallen oder er schließt sich an den Fluideinlass an, etwa dort, wo der Einlasskanal 28 am Boden 23 beginnt. Vorteilhaft ist der Einlasskanal 28 ein Rohr, welches in den Boden 23 eingesetzt ist oder an den Boden 23 aufgesetzt ist. Dazu kann das Rohr, welches den Einlasskanal 28 bildet, in eine Öffnung des Bodens 23 eingelassen werden oder in bzw. an einer Aufnahme aufgesetzt werden. Der Einlasskanal 28 weist an seinem Kanalauslass 30 eine Form auf, welche bewirkt, dass das aus dem Kanalauslass 30 ausströmende Fluid im Zusammenwirken mit der Wandung 22 des Sammlergehäuses 21 eine spiralförmige Strömung innerhalb des Fluidsammelraumes annimmt. Dazu weist der Einlasskana! 28 an seinem Kanalauslass 30 eine um etwa 90° zu einer Kanallängsachse 32 verdrehte Auslassöffnung auf, so dass der ausströmende Fluidstrom etwa rechtswinklig zur Kanallängsachse 32 den Kanalauslass 30 verlässt. Spiralförmig bedeutet dabei eine bogenförmige oder etwa kreisförmige Strömung bzw. eine an eine Kreisbahn angenäherte Strömung, die durchaus auch mit einem Geschwindigkeitsanteil in der Vertikalen versehen sein kann, so dass das Fluid sich ausgehend von einer einströmebene auch nach oben oder nach unten bewegen kann.

Bei weiteren Ausführungsbeispielen kann der Winkel von 90° zur Kanallängsachse auch diesbezüglich abweichende Werte beispielsweise zwischen 45° und 135° annehmen, so dass die Strömung des Fluids aus dem Kanalauslass 30 in Richtung auf die zylindrische Wandung 22 geleitet wird, aber dennoch die Fluidströmung auch eine Geschwindigkeitskomponente in vertikaler Richtung nach oben oder nach unten aufweist,

Das aus dem Fluidaustass 27 ausströmende Fluid trifft mit einer Geschwindigkeitskomponente auf die zylindrische Wandung 22 und wird dort auf einen Kreisbogen bzw. auf eine spiralförmige Bahn umgelenkt. Mit dem Einlasskanal 28 ist ein Fluidumlenkelement 33 verbunden, derart, dass das Fluidumlenkelement 33 als, insbesondere beispielsweise horizontale, Wandung ausgebildet ist und der Einlasskanal 28 das Fluidumlenkelement 33 durchgreift, so dass ein aus dem Kanalauslass 30 strömendes Fluid nicht unmittelbar zum Fluidauslass 27 strömen kann, sondern von diesem Fluidumlenkelement 33 umgelenkt wird. Das Fluidumlenkelement 33 ist beispielsweise als ebene Platte ausgebildet, die entweder mit dem Einlasskanal 28 gemeinsam ausgebildet oder mit diesem verbunden und getragen ist, wobei der Einlasskanal 28 als Rohr durch eine Öffnung des Fluidumlenkelements 33 durchgreifen kann. Zwischen einem Rand des Fluidumlenkelements 33 und der Wandung 22 kann ein Spalt 34 verbleiben, durch welchen das Fluid 29 strömt bevor es den Fluidauslass 2? erreicht.

Zwischen dem Fluidumlenkelement 33 und dem Fluidauslass 27 kann optional ein Filter 35 angeordnet sein, welcher auf den Fluidauslass aufsitzt und von dem Fluidumlenkelement 33 abgedeckt wird. Dies bewirkt, dass eine laterale Einströmung des Fluids 29 in den Filter 35 erfolgt, so dass das Fluid im Filter 35 im Wesentlichen um 90° umgelenkt wird, bevor es den Fluidauslass 27 erreicht. Im Ausführungsbeispiel der Figur 2 ist am oberen Ende im Bereich des Deckels 24 der Trockner 36 angeordnet, wobei der Trockner 36 zwischen einer Deckelwandung 24 und einer Haltescheibe 37 als Granulat aufgenommen ist. Dabei ist die Haltescheibe 37 eine fluiddurchlässige Scheibe, wie beispielsweise eine gelochte Scheibe oder ein Gitternetz oder ähnliches. Die Haltescheibe 37 ist bevorzugt an der Innenwand des Sammlergehäuses 21 befestigt oder gehalten, so dass das Trocknergranulat des Trockners 36 zwischen dem Deckel 24 und der Haltescheibe 37 verbleibt. Beispielsweise kann die Haltescheibe 37 auch federbeaufschlagt sein, so dass sie auf das Trocknergranulat in axialer Richtung auf den Deckel drückt und somit komprimiert.

Die Figur 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Sammlers 50, bei welchem innerhalb des Sammlergehäuses 51 mit Fluideinlass 52 und Fluidauslass 53 ein rohrförmiger Einlasskanal 54 vorgesehen ist, durch welchen das Fluid 55 in den Fluidsammelraum 56 einströmen kann. Der Kanaiauslass 57 ist wiederum derart ausgebildet, dass eine laterale, im Wesentlichen horizontale Ausströmung des Fluids 55 in Richtung auf die Wandung 58 erfolgt, so dass das Fluid auf eine spiralförmige Bahn beziehungsweise eine kreisförmige Bahn gezwungen wird, Der Trockner 59 ist zwischen zwei Haltescheiben 60, 61 angeordnet _» die von dem rohrformigen Einlasskanal 54 durchsetzt sind. Das Fluid strömt oberhalb der oberen Haltescheibe 51 aus dem Einlasskanal 54 in den Fluidsammelraum 56 ein und tritt durch die obere Haltescheibe 61 , welche eine fluiddurchlässige Haltescheibe ist, in den Trockner ein, umströmt das dort angeordnete Trocknergranulat und strömt anschließend durch die untere Haltescheibe 60 in Richtung auf den Fluidauslass 53.

Die Figur 4 zeigt die Anordnung der oberen Haltescheibe 61 im Verhältnis zu dem rohrformigen Einlasskanal 54. Dabei weist die Haltescheibe 61 eine Vielzahl von Öffnungen 62 auf, durch welche das Fluid strömen kann. Weiterhin weist die Haltescheibe 61 eine größere Öffnung 63 auf, durch welche der Einlasskanal 54 als rohrförmiges Element hindurchgreifen kann. Das obere Ende des Fluideinlasskanals mit seinem als Rohrbogen oder als Kappe ausgebildeten Endbereich mit seitlicher Öffnung steht über die Haltescheibe 61 über. So kann das Fluid oberhalb der Haltescheibe 61 in lateraler Richtung aus dem Einlasskanal 54 ausströmen.

Die Figur 5 zeigt einen Einlasskanal 70, welcher als Rohr ausgebildet ist. Am oberen Ende weist der Einlasskanal 70 einen Rohrbogen 71 auf, welcher in einem Kanalauslass 72 endet, welcher in einer Ebene liegt, die senkrecht zum Querschnitt des Fluideinlasses des Sammlers und zum Querschnitt des vertikalen Teils des rohrformigen Einlasskanals 70 angeordnet ist.

Die Figur 6 zeigt in der linken Abbildung einen Einlasskanal 80 _» welcher an seinem oberen Ende 81 schräg abgeschnitten, ist. Dabei weist der Einlasskanal einen Kanalauslass 82 auf, welcher durch das schräg abgeschnittene Rohrende gebildet ist, wobei das Rohr eine lang überstehende Rohrwandseite 83 und eine kurze Rohrwandseite aufweist. Im Anschluss an das Ablängen des Einlasskanals wird die lang überstehende Rohrwandseite in Richtung auf die kurze Rohrwandseite 84 umgebogen, so dass ein Kanalauslass entsteht, der im Wesentlichen eine laterale Ausströmung des Fluids aus dem Einlasskanal erlaubt, siehe Figur 6 die rechte Abbildung,

Einzelne Merkmale unterschiedlicher Ausführungsbeispiele sind ohne Beschränkung der Allgemeinheit und auch ohne gesonderte Erwähnung generell miteinander kombinierbar.