DE102009001677A1

DE102009001677A1 - Kältegerät, Drosselrohr für ein Kältegerät und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE102009001677A1
Application number: DE102009001677A
Authority: DE
Inventors: Thomas Kranz; Holger Moch
Original assignee: BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 2009-03-19
Filing date: 2009-03-19
Publication date: 2010-09-23
Also published as: WO2010105884A1; PL2409094T3; EP2409094B1; EP2409094A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kältegerät, insbesondere Haushaltsgerät, mit einem Kältemittelkreislauf (10), umfassend ein Drosselorgan (2) in Form eines Drosselrohrs, wobei das Drosselrohr ein Metallrohr (12) umfasst, welches zumindest über einen Teil seiner Länge mit einer Kunststoffschicht (22) ummantelt ist. Dadurch kann das Drosselrohr (2) in Berührungskontakt mit einem zu einem Kompressor (15) führenden Saugrohr (4) des Kältemittelkreislaufs (10) stehen, sodass ein energetisch günstiger Wärmeaustausch erfolgen kann. Die Erfindung betrifft auch ein Co-Extrusionsverfahren zur Beschichtung eines Metallrohrs (12) mit einer Kunststoffschicht (22).

Description

Die Erfindung betrifft ein Kältegerät, ein Drosselrohr für ein Kältegerät, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.
Kältegeräte entziehen einem Raum mit niedrigem Temperaturniveau, dem Innenraum des Kältegeräts, Wärme, um sie in einem Raum mit höheren Temperaturniveau, in der Regel in dem das Kältegerät umgebenen Raum, abzugeben. Hierzu werden so genannte Kältemittel verwendet, welche bei niedrigen Temperaturen verdampfen. Das Kältemittel zirkuliert in einem geschlossenen Rohrsystem, dem Kältemittelkreislauf. Bei dem bei Haushaltskältegeräten üblichen Kompressionssystem umfasst der Kältemittelkreislauf einen Verdampfer, einen Verdichter (Kompressor), einen Verflüssiger (Kondensator) und ein Drosselorgan. Im Verdampfer im Innenraum des Kältegeräts verdampft das Kältemittel bei niedrigem Druck und entzieht dem Innenraum dadurch Wärme. Das entstehende gasförmige Kältemittel wird aus dem Innenraum herausgeführt und über ein so genanntes Saugrohr dem Kompressor zugeführt, der es verdichtet und das verdichtete und dadurch in seiner Temperatur erhöhte Kältemittel an den Verflüssiger weiterleitet. Im Verflüssiger gibt das Kältemittel Wärme an die Umgebungsluft ab. Das dadurch verflüssigte Kältemittel gelangt dann durch das Drosselorgan, in dem der Druck abgebaut wird, in den Verdampfer. Der Kältemittelkreislauf beginnt von neuem.
Als Drosselorgan wird bei Haushaltskältegeräten in der Regel ein Rohr mit geringem Durchmesser verwendet, insbesondere ein Kupferrohr. Das zum Kompressor führende Saugrohr dagegen besteht meist aus Aluminium, da es einstückig mit dem Verdampfer ausgebildet ist.
Aus kälte- und energietechnischen Gründen ist ein Wärmetausch zwischen Saugrohr und Drosselrohr von Vorteil. Die beiden Rohre sollten also möglichst zumindest über einen Teil ihrer Länge in wärmeleitendem Kontakt miteinander stehen. Dies ist jedoch problematisch, da ein direkter Kontakt zwischen Aluminium und Kupfer aus Korrosionsgründen und auf Grund von Normvorgaben nicht zulässig ist.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, einen sicheren und fertigungsgerechten Kontaktschutz zwischen Drosselrohr und Saugrohr herzustellen.
Diese Aufgabe löst die Erfindung mit einem Kältegerät gemäß Anspruch 1, einem Drosselrohr gemäß Anspruch 10 und einem Verfahren zur Herstellung eines Drosselrohrs nach Anspruch 15.
Erfindungsgemäß umfasst das Drosselrohr ein Metallrohr, welches zumindest über einen Teil seiner Länge mit einer Kunststoffschicht ummantelt ist. Der Vorteil einer derartigen Kunststoffschicht besteht zum einen darin, dass die Kunststoffschicht die beiden Rohre sehr gut elektrisch voneinander isoliert. Kunststoff ist zwar nicht sehr wärmeleitend, wird die Kunststoffschicht jedoch ausreichend dünn gewählt, findet dennoch ein Wärmetausch zwischen Saugrohr und Drosselrohr statt. Darüber hinaus ist die Kunststoffschicht besser korrosionsbeständig als beispielsweise eine galvanisch aufgetragene Zinkschicht. Schließlich ist es von Vorteil, dass die Kunststoffschicht leicht von den Rohrenden entfernt werden kann, zum Beispiel durch einfaches Aufschlitzen und Abziehen, wozu kein anders Werkzeug als der Fingernagel erforderlich ist. Aus verbindungstechnischen Gründen müssen die Rohrenden des Drosselrohrs blank sein, damit das Drosselrohr einerseits an der Einspritzstelle des Verdampfers und andererseits an einer Trockenpatrone bzw. am Ausgang des Verflüssigers montiert werden kann.
Bevorzugt ist das Metallrohr des Drosselrohrs aus Kupfer oder einer Kupferlegierung, da Kupferrohre leicht herzustellen und ausreichend biegsam sind. Das Drosselrohr ist vorzugsweise ca. 30 cm bis 3 m lang und weist einen Außendurchmesser von ca. 0.5–4 mm und einen Innendurchmesser von ca. 0.5–0.8 mm auf. Durch Variieren der Länge oder des Innendurchmessers des Drosselrohrs kann der zu erreichende Druckverlust eingestellt werden.
Die Kunststoffschicht ist bevorzugt so dünn wie möglich herzustellen. Vorzugsweise weist sie eine Dicke zwischen 20 und 500 μm, vorzugsweise zwischen 50 und 300 μm, besonders bevorzugt zwischen 100 und 200 μm auf. Dadurch wird gewährleistet, dass ausreichender Wärmeaustausch zwischen Drosselrohr und dem mit diesem in Kontakt stehenden Saugrohr stattfindet.
Die Kunststoffschicht weist vorzugsweise einen thermoplastischen oder duroplastischen Kunststoff auf oder besteht vollkommen aus einem derartigen Kunststoff, wie beispielsweise PUR (Polyurethan), PP (Polypropylen) oder PE (Polyäthylen). Besonders bevorzugt ist der Kunststoff extrudierfähig, damit die Kunststoffschicht durch Co-Extrusion auf das Drosselrohr aufgetragen werden kann. Eine derartige co-extrudierte Beschichtung kann sich einfach und ohne Verletzung des Grundmaterials entfernen lassen.
Besonders bevorzugt ist die Kunststoffschicht mit einem wärmeleitfähigen Zusatzmaterial dotiert. Beispielsweise kann der für die Kunststoffschicht verwendeten Kunststoffmasse Graphitpulver, weniger bevorzugt auch Metallpulver beigesetzt werden. Das wärmeleitfähige Zusatzmaterial kann auch Zinkoxid, Quarz, Stärke oder Talkum sein.
Das Drosselrohr steht vorzugsweise zumindest über einen Abschnitt seiner Länge in Berührungskontakt mit einem zu einem Kompressor führenden Saugrohr. Dabei berührt eine auf der Außenseite des Drosselrohrs angeordnete Kunststoffschicht die Außenseite des Saugrohrs zumindest an einem Punkt, sodass eine Wärmebrücke hergestellt wird.
Besonders bevorzugt verläuft der mit dem Saugrohr in Kontakt stehende Abschnitt des Drosselrohrs parallel zu einem Abschnitt des Saugrohrs. Es ist auch möglich, dass das Drosselrohr mehrere Abschnitte aufweist, die parallel zu einem Abschnitt des Saugrohrs verlaufen, nämlich indem das Drosselrohr zumindest eine Haarnadelkurve durchläuft und somit mit zwei Abschnitten, die Kältemittel in gegenläufige Richtungen führen, an ein und demselben Abschnitt des Saugrohrs vorbeigeführt wird. Alternativ ist es auch möglich, das Drosselrohr oder einen Abschnitt des Drosselrohrs spiralförmig um das Saugrohr zu legen, sodass das Drosselrohr in diesem spiralförmigen Bereich über seine gesamte Länge in Berührungskontakt mit dem Saugrohr steht.
Vorzugsweise sind die miteinander in Berührungskontakt stehenden Abschnitte des Drosselrohrs und des Saugrohrs aneinander befestigt. Die Befestigung kann beispielsweise durch eine Klemme oder einen geeigneten Klebstoff erfolgen. Besonders bevorzugt sind die jeweiligen Abschnitte des Drosselrohrs und des Saugrohrs durch ein Klebeband aneinander befestigt. Das Klebeband ist vorzugsweise entlang der Rohrachsen ausgerichtet, wird also der Länge nach geklebt und verläuft bevorzugt zumindest im Wesentlichen über den gesamten in Kontakt stehenden Abschnitt des Drosselrohrs bzw. des Saugrohrs.
Bei dem Kältegerät handelt es sich vorzugsweise um ein Haushaltskältegerät, insbesondere einen Kühlschrank, einen Tiefkühlschrank oder eine Kühl-Gefrierkombination.
Die Erfindung ist auch auf ein Drosselrohr für ein Kältegerät gerichtet, wobei das Drosselrohr ein Metallrohr umfasst, welches auf seiner Außenseite mit einer Kunststoffschicht ummantelt ist. Das Drosselrohr ist vorzugsweise wie oben beschrieben ausgestaltet.
Schließlich ist die Erfindung auch auf ein Verfahren zur Herstellung eines Drosselrohrs gerichtet, welches die folgenden Schritte aufweist: Bereitstellen eines Metallrohrs, insbesondere eines Rohrs aus Kupfer oder einer Kupferlegierung, und Beschichten der Außenseite des Metallrohrs durch Co-Extrudieren mit einem thermoplastischen Kunststoff.
Das Metallrohr wird auf bekannte Weise hergestellt, es kann aus Kupfer bestehen oder aus einer geeigneten Kupferlegierung.
Das Metallrohr liegt vorzugsweise als Endlosware vor, zum Beispiel auf einer Rolle aufgewickelt. Von dort wird es als Seele durch einen Extruder gezogen, welcher durch Co-Extrusion die Außenseite des Metallrohrs mit einem Kunststoff ummantelt bzw. beschichtet. Das Verfahren wird vorzugsweise auf ähnliche Weise durchgeführt wie auch bei der Ummantelung von Kabeln. Nach der Co-Extrusion wird das beschichtete Metallrohr nach der Aushärtung der Kunststoffschicht vorzugsweise wiederum auf eine Rolle aufgewickelt. Alternativ kann das co-extrudierte Produkt auch bereits zu einzelnen Drosselrohren zugeschnitten werden.
Die Erfindung wird an Hand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.
In den Zeichnungen zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäß ausgestalteten Kältemittelkreislaufs eines Kältegeräts;
2 einen Querschnitt durch Saugrohr und Drosselrohr entlang der Linie A-A der 1;
3 einen Querschnitt durch Saugrohr und Drosselrohr, die gemäß einer ersten Ausführungsform aneinander befestigt sind;
4 einen Querschnitt durch Saugrohr und Drosselrohr, die gemäß einer zweiten Ausführungsform aneinander befestigt sind;
5 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens.
1 zeigt einen Kältemittelkreislauf eines Kältemittelgeräts, wie er insbesondere bei Haushaltskältegeräten zum Einsatz kommt. In Rohrschlangen 14 des Verdampfers 13 verdampft das Kältemittel und entzieht dadurch dem Innenraum des Kältegeräts Wärme. Über das Saugrohr 4 wird das verdampfte Kältemittel dem Kompressor 15 zugeführt. Das verdichtete Kältemittel fließt durch die Rohrschlangen 17 des Verflüssigers 16, welcher beispielsweise auf der Rückwand oder in einer Seitenwand des Kältegeräts angeordnet ist. Entlang der durch den Pfeil P angedeuteten Fließrichtung fließt das verflüssigte Kältemittel daraufhin über einen Trockner 18 durch das Drosselrohr 2. Dieses kann bis zu 2 bis 3 Metern lang sein, weshalb es in Schlangen 2' kompakt geführt ist. Über einen Teil L seiner Länge ist das Drosselrohr 2 parallel und in Berührungskontakt mit einem entsprechenden Abschnitt des zum Kompressor führenden Saugrohrs 4 geführt.
Die Länge L, entlang der das Saugrohr 4 und das Drosselrohr 2 in Berührungskontakt stehen sollen, beträgt beispielsweise 5 cm bis 1 m, vorzugsweise ca. 20 bis 40 cm.
Bei dem Verdampfer 13 handelt es sich bevorzugt um einen so genannten ”tube-on-sheet” Verdampfer, bei dem die Rohrschlange 14 auf einer Platte befestigt ist. Bei derartigen Verdampfern erfolgt der Wärmeaustausch zwischen Saugrohr 4 und Drosselrohr 2, vorzugsweise durch direkten Kontakt beider Rohre.
2 zeigt das Saugrohr 4 und das damit in Kontakt stehende Drosselrohr 2 im Querschnitt. Das Saugrohr 4 besteht typischerweise aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung. Das Saugrohr 2 besteht erfindungsgemäß aus einem Kupferrohr 12, welches mit einer Kunststoffschicht 22 ummantelt ist. Im dargestellten Beispiel beträgt der Außendurchmesser des Kupferrohrs 12 ca. 1,8 mm, der Innendurchmesser ca. 0,5 mm. Die Kunststoffschicht 22 mit einer Dicke von ca 0,2 mm steht in Berührungskontakt zu dem Saugrohr 4. An dem einen Ende 11 des Saugrohrs ist dieses mit Verdampfer 13 verbunden und dort vorzugsweise an diesen angelötet. Daher ist es wichtig, die Kunststoffschicht 22 an den Enden des Saugrohrs 2 leicht entfernen zu können. An dem anderen Ende 19 des Saugrohrs 2 ist dieses mit einer Trockenpatrone 18 bzw. mit dem Verflüssiger 16 verbunden. Auch diese Verbindung kann durch Löten oder Schweißen hergestellt werden, sodass auch am Ende 19 das Drosselrohr 2 von der Kunststoffschicht 22 befreit werden muss.
Die 3 und 4 zeigen bevorzugte Arten der Verbindung des Saugrohrs 4 mit dem Drosselrohr 2. Gemäß 3 wird ein Klebeband 6 verwendet, vorzugsweise ein Kunststoff-Klebeband, welches der Länge nach um die Abschnitte der Länge L des Saugrohrs 4 und des Drosselrohrs 2 geklebt wird.
Wie in 4 dargestellt, kann auch eine Klemme 8, beispielsweise aus Kunststoff verwendet werden, um das Drosselrohr 2 in wärmeleitendem Kontakt mit dem Saugrohr 4 zu halten. Hierzu können auch mehrere Klemmen 8 verwendet werden, die in Abständen entlang des Abschnitts, an dem die beiden Rohre in Berührungskontakt zueinander stehen sollen, über die beiden Rohre 2, 4 geklemmt werden.
An Hand von 5 sollen nun Co-Extrusionsverfahren dargestellt werden, durch das ein Metallrohr, insbesondere Kupferrohr 12, mit einer ausreichend dünnen Kunststoffschicht 22 beschichtet werden kann. Das Kupferrohr 12 ist zunächst als Endlosmaterial auf einer Rolle 30 aufgewickelt. Durch Antrieb der Rolle 30 in Richtung der Pfeile Q wird das Kupferrohr 12 abgerollt und über eine Führungsrolle 31 dem Extruder 32 zugeführt. Dem Extruder wird ferner flüssiger Kunststoff über den Schneckenantrieb 34 zugeführt. Das Kupferrohr 12 wird als Seele bzw. Kern durch die Extrusionsdüse 33 hindurchgezogen und dort von außen mit dem Kunststoff ummantelt. Im Bereich 35 hinter der Düse härtet der Kunststoff aus, und das beschichtete Drosselrohrmaterial 2 wird auf einer weiteren Rolle 36 aufgewickelt. Dadurch wird ein Endlos-Drosselrohr 2 gemäß der Erfindung hergestellt, welches durch Zuschneiden zu fertigen Drosselrohren verarbeitet werden kann. Das in der Schnecke 34 befindliche Kunststoffmaterial ist beispielsweise PUR oder PA (Polyamid), wobei der flüssige Kunststoff mit einem wärmeleitfähigen Material in Pulver- oder Granulatform vermischt sein kann. Hierfür kommt bevorzugt Graphit in Frage.
Die Erfindung bietet ein leicht herzustellendes, korrosionsbeständiges Drosselrohr, welches in wärmeleitendem Kontakt zu einem Saugrohr oder Endabschnitt eines Verdampferrohrs geführt werden kann, ohne Normvorgaben zu verletzen.

Claims

Kältegerät, insbesondere Haushaltskältegerät, mit einem Kältemittelkreislauf (10) umfassend ein Drosselorgan in Form eines Drosselrohrs (2), dadurch gekennzeichnet, dass das Drosselrohr (2) ein Metallrohr (12) umfasst, welches zumindest über einen Teil seiner Länge mit einer Kunststoffschicht (22) ummantelt ist.
Kältegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallrohr (12) aus Kupfer oder einer Kupferlegierung besteht.
Kältegerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffschicht (22) eine Wandstärke zwischen 20 und 500 μm aufweist.
Kältegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche gekennzeichnet, dass die Kunststoffschicht (22) einen thermoplastischen oder duroplastischen Kunststoff aufweist, insbesondere PUR, PP oder PE.
Kältegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffschicht (22) mit einem wärmeleitfähigen Zusatzmaterial dotiert ist.
Kältegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Drosselrohr (2) zumindest über einen Abschnitt (L) seiner Länge in Berührungskontakt mit einem zu einem Kompressor (15) führenden Saugrohr (4) steht.
Kältegerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der mit dem Saugrohr (4) in Kontakt stehende Abschnitt des Drosselrohrs (2) parallel zu einem Abschnitt des Saugrohrs (4) verläuft und an diesem befestigt ist.
Kältegerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Abschnitt des Drosselrohrs (2) spiralförmig in zumindestens einer Windung um das Saugrohr (4) gelegt ist.
Kältegerät nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die miteinander in Kontakt stehenden Abschnitte des Drosselrohrs (4) und des Saugrohrs (2) insbesondere mittels Klebeband (6) aneinander befestigt sind.
Kältegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Kühlschrank, ein Tiefkühlschrank oder eine Kühl-Gefrierkombination ist.
Drosselrohr (2) für ein Kältegerät, wobei das Drosselrohr (2) ein Metallrohr (12) umfasst, welches auf seiner Außenseite mit einer Kunststoffschicht (22) ummantelt ist.
Drosselrohr (2) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallrohr (12) aus Kupfer oder einer Kupferlegierung besteht.
Drosselrohr (2) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffschicht (22) zwischen 20 und 500 μm dick ist.
Drosselrohr (2) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffschicht (22) einen thermoplastischen oder duroplastischen Kunststoff aufweist, insbesondere PUR, PP oder PE.
Drosselrohr (2) nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffschicht (22) mit einem wärmeleitfähigen Zusatzmaterial dotiert ist.
Verfahren zur Herstellung eines Drosselrohrs (2) nach einem der Ansprüche 11 bis 15 mit den folgenden Schritten: a) Bereitstellen eines Metallrohrs (12), insbesondere eines Rohrs aus Kupfer oder einer Kupferlegierung; b) Beschichten der Außenseite des Metallrohrs (12) durch Co-Extrudieren mit einem Kunststoff.