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Die Erfindung betrifft ein Haushaltsgerät mit einer Wärmepumpe, wobei die Wärmepumpe eine Antriebseinheit aufweist und die Antriebseinheit über tragende Dämpferelemente mit einem Boden des Haushaltsgeräts verbunden ist.
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Waschmaschinen weisen typischerweise ein Schwingsystem zweiter Ordnung auf. Ein Schwingsystem zweiter Ordnung besteht aus drei grundlegenden Elementen, nämlich einer schwingenden Masse (im Falle einer Waschmaschine einer Waschtrommel), einer Feder (der federnden Trommelaufhängung) und einem Dämpfer. Dies ermöglicht einen schwingungsfähigen mechanischen Prozess, dessen Schwingeigenschaften sich anhand des Zusammenhangs und der Bestimmung der mechanischen Parameter der drei grundlegenden Elemente bestimmen lassen. Jedoch kann das Schwingen zu Materialermüdung und Ausfall führen.
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An der Wärmepumpe bzw. in einem Kältekreislauf eines Kompressor-Wärmepumpentrockners sorgen Gummipuffer (auch als „Grommets“ bezeichnet) für eine Anbindung eines vibrierenden Kompressors an ein Gehäuse und damit für dessen Dämpfung. Besonders bei Eigenfrequenzen des Schwingsystems, also Frequenzen, auf denen das Schwingsystem frei schwingen könnte, kann es jedoch dazu kommen, dass die Dämpfung, die durch die Kompressoranbindung unter praktischen Umständen zu erzielen ist, nicht ausreicht.
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Dokument
EP 2 559 804 A1 offenbart ein Haushaltsgerät, insbesondere Wäschetrockner oder Waschtrockner, mit einer Antriebseinheit für einen Wärmepumpen-Kreislauf, wobei die Antriebseinheit mittels einer mechanischen Befestigungseinrichtung mit einem anderen Bauteil des Haushaltsgerätes verbunden ist, wobei die mechanische Befestigungsvorrichtung ein erstes Befestigungselement, das an der Antriebseinheit befestigt ist, ein an dem anderen Bauteil befestigtes zweites Befestigungselement und einen Gummipuffer, welcher die Befestigungselemente miteinander verbindet, aufweist.
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JP 2010-57 545 A offenbart einen Kompressor, welcher neben tragenden Dämpferelementen zusätzlich ein weiteres elastisches Dämpferelement aus Gummi aufweist, welches eine Wand mit dem Kompressor verbindet.
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EP 2 628 838 A1 offenbart einen Kompressor, welcher neben tragenden Dämpferelementen zusätzlich ein weiteres Dämpferelement in Form einer Manschette mit Schlitzen aufweist. Durch die Ausführung von dünnen Schlitzen wird Schwingungsenergie durch Reibung vernichtet. Das Dämpferelement weist jedoch keine Verbindung zum statischen Teil des Haushaltsgeräts auf.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise zu überwinden und insbesondere eine verbesserte Möglichkeit zur Verringerung von Schwingungsamplituden schwingungskritischer Stellen einer Wärmepumpe bzw. eines Kältekreislaufes bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind insbesondere den abhängigen Patentansprüchen entnehmbar.
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Die Aufgabe wird gelöst durch ein Haushaltsgerät mit einer Wärmepumpe, wobei die Wärmepumpe eine Antriebseinheit aufweist und die Antriebseinheit über tragende Dämpferelemente mit dem Haushaltsgerät, insbesondere einem Boden davon, verbunden ist und wobei die Antriebseinheit über mindestens eine dissipative Dämpfereinheit mit einem statischen Bereich des Haushaltsgeräts verbunden ist.
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Dieses Haushaltsgerät weist unter anderem den Vorteil auf, dass eine gezielte Verminderung der Schwingamplituden der Antriebseinheit dank der erhöhten Dämpfung durch die dissipative Dämpfereinheit erreicht wird. Dadurch wiederum wird das Risiko von Vibrationsproblemen wie einem Auftreten von Rissen in schwingenden Bauteilen vermindert. Insbesondere kann so ein Auftreten von Rissen an einem Übergang zwischen zwei verfügten Bauteilen der Wärmepumpe vermieden werden, z.B. an einer Schweißnaht. Zudem wird so eine Übertragung von Körperschall in das restliche Haushaltsgerät verringert, was einen Geräuschpegel vermindert.
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Die Wärmepumpe mag auch zum Kühlen verwendet werden und dann als ein Kühlkreislauf dienen.
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Dass die Antriebseinheit über tragende Dämpferelemente mit einem Boden des Haushaltsgeräts verbunden ist umfasst insbesondere, dass die tragenden Dämpferelemente das Gewicht der Antriebseinheit tragen. Solche tragenden Dämpferelemente mögen z.B. wie in
EP 2 559 804 A1 beschrieben ausgebildet und angebracht sein.
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Mittels der mindestens einen dissipativen Dämpfereinheit wird Schwingungs- oder Vibrationsenergie der Antriebeinheit in Wärme umgewandelt. Dadurch, dass die Dämpfereinheit einerseits mit der Antriebseinheit und andererseits mit einem statischen Bereich des Haushaltsgeräts verbunden ist, wird eine hohe und gut definierte Dämpfungsleistung erreicht. Unter einer dissipativen Dämpfereinheit mag insbesondere ein Bauteil verstanden werden, welches dazu eingerichtet und vorgesehen ist, Energie einer makroskopisch gerichteten Bewegung (z.B. einer Schwingung) in andere, ungerichtete Energieform umzuwandeln, z.B. in thermische Energie / Wärme.
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Unter einem „statischen Bereich des Haushaltsgeräts“ mag insbesondere ein Bereich verstanden werden, welcher nicht oder nicht wesentlich mit der Antriebseinheit mitschwingt. Ein möglicher statischer Bereich mag insbesondere ein anderer Bereich oder ein anderes Bauteil sein als die Wärmepumpe. Ein möglicher statischer Bereich mag z.B. eine Bodenplatte oder ein Gehäusebereich des Haushaltsgeräts sein.
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Allgemein mag eine dissipative Dämpfereinheit oder mögen mehrere dissipative Dämpfereinheiten an der Antriebseinheit befestigt bzw. damit verbunden sein. Die Zahl der verwendeten Dämpfereinheit ist nicht beschränkt und mag z.B. eine, zwei, drei oder vier usw. Dämpfereinheiten umfassen. Bei Vorliegen mehrerer Dämpfereinheiten sind diese zur Aufnahme von Schwingungsanteilen unterschiedlicher Richtung bevorzugt ebenfalls in unterschiedlicher Richtung ausgerichtet, z.B. schräg zueinander.
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Bei Vorliegen mehrerer Dämpfereinheiten können diese gleichartig oder unterschiedlich ausgestaltet sein, z.B. einen unterschiedlichen Dämpfungsgrad aufweisen.
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Bei Vorliegen mehrerer Dämpfereinheiten können diese an einer qualitativ oder funktional gleichen Stelle an der Antriebseinheit angeordnet sein, z.B. beabstandet voneinander an einer oberen Deckfläche oder an einem gemeinsamen Haltering, und/oder können an einer qualitativ oder funktional unterschiedlichen Stelle der Antriebseinheit angeordnet sein, z.B. an einer oberen Deckfläche und in einer Mitte einer Länge der Antriebseinheit.
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Es ist eine Ausgestaltung, dass die dissipative Dämpfereinheit ein Reibdämpfer ist. Dieser ist preiswert, zuverlässig und wandelt Bewegungsenergie besonders effektiv in Wärme um. So können Schwingungen der Antriebseinheit besonders stark gedämpft werden. Ein Reibdämpfer mag insbesondere eine in ihrer Längsrichtung ausdehnbare und zusammenfügbare (bzw. ausziehbare und zusammendrückbare) Einheit sein, welche bei Längenänderung Energie durch Reibung verbraucht. Der Reibdämpfer mag beispielsweise mehrteilig mit einem Rohr und einem in dem Rohr reibgleitend geführten Stößel ausgebildet sein. Der Reibdämpfer mag dann insbesondere einerseits mit dem Rohr und andererseits mit dem Stößel befestigt werden.
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Es ist eine alternative oder zusätzliche Ausgestaltung, dass die dissipative Dämpfereinheit ein fluiddynamischer oder hydraulischer Dämpfer, insbesondere Öldämpfer, ist. Auch ein solcher Dämpfer mag eine in ihrer Längsrichtung ausdehnbare und zusammenfügbare Einheit sein, welche nun bei Längenänderung Energie durch Strömungswiderstandsverluste verbraucht.
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Es ist eine alternative oder zusätzliche Ausgestaltung, dass die dissipative Dämpfereinheit ein Freihubdämpfer o.ä. ist. Dies erlaubt einen freien Weg, bevor die tatsächliche dämpfende Kraft einsetzt. Dadurch mag eine mechanische Belastung der dissipativen Dämpfereinheit bei geringen, noch nicht kritischen Schwingungen verringert werden.
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Es ist eine alternative oder zusätzliche Ausgestaltung, dass die dissipative Dämpfereinheit dazu ausgestaltet ist, eine kreisförmige Schwingung bzw. eine Drehbewegung zu dämpfen. Eine solche dissipative Dämpfereinheit mag z.B. einen Rotationsdämpfer, einen Torsionsdämpfer o.ä. umfassen. Dadurch mag auf besonders einfache Weise eine nichtlineare Schwingung des Antriebs gedämpft werden.
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Die dissipative Dämpfereinheit mag insbesondere ein Stoßdämpfer sein, z.B. ein hydraulischer Stoßdämpfer oder ein mechanischer Stoßdämpfer.
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Es ist noch eine Ausgestaltung, dass die dissipative Dämpfereinheit die Antriebseinheit nicht trägt. Dies erlaubt eine besonders variable Befestigung der Dämpfereinheit an der Antriebseinheit. Dass die dissipative Dämpfereinheit die Antriebseinheit nicht trägt, mag insbesondere umfassen, dass der Kompressor in seinem Ruhezustand keine Kraft, insbesondere keine Gewichtskraft, auf die dissipative Dämpfereinheit ausübt. Er übt hingegen in seinem Ruhezustand auf die tragenden Gummipuffer oder Grommets eine Gewichtskraft aus.
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Es ist eine weitere Ausgestaltung, dass die Antriebseinheit ein Kompressor einer Kompressor-Wärmepumpe ist. Der Kompressor ist üblicherweise das am stärksten vibrierende Bauteil einer Kompressor-Wärmepumpe, so dass dessen Dämpfung die größten Vorteile bringt.
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Es ist eine Weiterbildung, dass der Kompressor ein drehzahlregelbarer Kompressor ist, insbesondere aufweisend einen BDLC-Motor. Besonders hierbei mögen nämlich beim Durchfahren der Drehzahlbands Resonanzfrequenzen getroffen werden, die eine besonders hohe Vibration oder Schwingungsamplitude erzeugen. Deren Dämpfung mit herkömmlichen Mitteln ist besonders schwierig, so dass der Einsatz der dissipativen Dämpfereinheit hier besonders vorteilhaft ist. Folglich lässt sich der gesamte Drehzahlbereich eines BLDC-Kompressors ohne übermäßige Vibrationen nutzen.
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Der Kompressor mag insbesondere eine zylinderartige Grundform aufweisen und mit oder im Bereich einer seiner Deckflächen an dem Haushaltsgerät befestigt sein. Diese Deckfläche wird im Folgenden auch als „untere Deckfläche“ oder „Aufsatzfläche“ bezeichnet.
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Es ist noch eine Weiterbildung, dass die Antriebseinheit eine Antriebseinheit einer Vuilleumier-Pumpe oder einer Stirling-Pumpe (als Wärmepumpe oder Kältekreislauf) ist.
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Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass die dissipative Dämpfereinheit an einer oberen Hälfte, insbesondere einem oberen Drittel, der Antriebseinheit angebracht ist. Dies kann eine Schwingung besonders effektiv verringern, da die Antriebseinheit häufig nur bodenseitig befestigt ist und somit entlang ihrer Höhe frei beweglich ist. Dabei mag die Antriebseinheit insbesondere umso stärker schwingen, je weiter sie von ihrem Boden entfernt ist. Je weiter also auch eine dissipative Dämpfereinheit von dem Boden der Antriebseinheit an dieser befestigt ist, desto mehr Schwingungsenergie kann sie aufnehmen und in Wärme umwandeln.
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Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass die dissipative Dämpfereinheit über einen Haltering an der Antriebseinheit angebracht ist. Zudem kann eine Befestigung besonders einfach und stabil durchgeführt werden. Auch mag sich so eine besonders platzsparende Anordnung ergeben.
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Es ist zudem eine Weiterbildung, dass die dissipative Dämpfereinheit an einer Oberseite der Antriebseinheit angebracht ist (bei einem Kompressor z.B. in einem Bereich einer oberen Deckfläche oder eines Deckels). Hierdurch wird eine besonders große Dissipation erreicht. Die Oberseite mag insbesondere einen Deckel aufweisen.
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Es ist auch eine Ausgestaltung, dass die dissipative Dämpfereinheit schräg zu einer Längserstreckung der Antriebseinheit angeordnet ist. Dadurch kann eine Schwingung effektiv aufgenommen werden und eine Befestigung der Dämpfereinheit im gleichen Bereich des Haushaltsgeräts wie die Antriebseinheit umgesetzt werden. Dies ermöglicht z.B. eine besonders kompakte Bauform.
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Es ist außerdem eine Ausgestaltung, dass die dissipative Dämpfereinheit ein- oder beidseitig verschwenkbar befestigt ist. So kann eine die Dämpfereinheit schädigende Torsion oder Biegung effektiv vermieden werden. Die dissipative Dämpfereinheit mag insbesondere um eine horizontale Drehachse verschwenkbar befestigt sein.
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Es ist zudem eine Ausgestaltung, dass die Antriebseinheit Rohre zum Anschluss an die restliche Wärmepumpe aufweist. Die Verwendung von Rohren ermöglicht einen besonders sicheren Transport von Kühlmittel in der Wärmepumpe. Die Erfindung ist besonders für eine solche Ausgestaltung vorteilhaft einsetzbar, weil eine Vibration sich über Rohre stärker ausbreitet als über z.B. flexible Schläuche. Nicht nur wird durch die Dämpfereinheit eine Weiterleitung der Vibrationen über die Rohre stark unterdrückt, sondern es können auch Risse an den Rohren und an Rohrübergängen (z.B. an Schweißnähten) verhindert werden
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Es ist darüber hinaus eine Ausgestaltung, dass ein Kühlkreislauf der Wärmepumpe vollständig verrohrt ist. Die Dämpfereinheit ist hierfür besonders vorteilhaft anwendbar.
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Es ist auch noch eine Ausgestaltung, dass das Haushaltsgerät eine Wäschetrocknungsfunktion aufweist. Das Haushaltsgerät mag beispielsweise ein Waschtrockner bzw. ein kombiniertes Wasch/Trocknungs-Gerät sein.
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Es ist noch eine Ausgestaltung, dass das Haushaltsgerät ein dedizierter Wäschetrockner ist, also z.B. keine Waschfunktion aufweist. Der Wäschetrockner mag beispielsweise ein Umluftwäschetrockner oder ein Abluftwäschetrockner sein.
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Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden schematischen Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert wird. Dabei können zur Übersichtlichkeit gleiche oder gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sein.
- 1 zeigt in einer Schrägansicht Funktionsbauteile eines Wärmepumpen-Wäschetrockners gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel einschließlich eines Kompressors und einer dissipativen Dämpfereinheit;
- 2 zeigt die Funktionsbauteile aus 1 in einer Draufsicht;
- 3 zeigt eine Skizze eines Wärmepumpen-Wäschetrockners gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel einschließlich eines Kompressors und mehreren dissipativen Dämpfereinheiten.
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1 zeigt in einer Schrägansicht Funktionsbauteile eines Wärmepumpen-Wäschetrockners 1.
2 zeigt die Funktionsbauteile aus
1. Bezugnehmend auf beide Figuren weist der Wärmepumpen-Wäschetrockner 1 einen steifen Boden 2 oder Bodengruppe als einen statischen Bereich auf. Seitenwände sind nicht eingezeichnet, aber grundsätzlich vorhanden. Der Wärmepumpen-Wäschetrockner 1 weist eine Kompressorwärmepumpe auf, von welcher hier ein drehzahlregelbarer Kompressor 3 gezeigt ist. Der Kompressor 3 mag insbesondere mittels eines bürstenlosen Gleichstrommotors (BDLC-Motors) angetrieben werden. Der Kompressor 3 weist hier eine zylinderartige Grundform auf und ist aufrecht stehend über Gummipuffer 4 oder Grommets an dem Boden 2 befestigt, z.B. wie in
EP 2 559 804 A1 beschrieben.
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Die Kältemittelleitungen der Kompressor-Wärmepumpe sind durchgehend als Rohre ausgebildet, z.B. aus Kupfer, so dass die Kompressor-Wärmepumpe vollständig „verrohrt“ ist. Hier ist beispielsweise ein aus einer Oberseite 5 des Kompressors 3 abgehendes Rohr 6 eingezeichnet.
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Bei einem Betrieb des Kompressors 3 vibriert dieser, wobei sich insbesondere Schwingungen senkrecht zu seiner Längsachse ausbilden. Die Stärke der Vibrationen bzw. Schwingungen ist typischerweise abhängig von einer anliegenden Drehzahl. Dabei kann es bei bestimmten Drehzahlen oder Drehzahlbereichen zu einer Schwingungsresonanz oder zu einem resonanzähnlichen Zustand kommen, bei welchem die Gummipuffer 4 nicht mehr in der Lage sind, eine ausreichende Dämpfung bereitzustellen. Bei häufigerem und/oder längerem Vorliegen solch hoher Schwingungsamplituden kann es ohne weitere dämpfende Maßnahmen zu Rissen in dem Rohr 6 und/oder an einem Übergang des Rohrs 6 zu einem Funktionsteil, z.B. einem Wärmetauscher, kommen, insbesondere an einer Schweißnaht.
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Zur Verstärkung einer Schwingungsdämpfung des Kompressors 3 ist dieser über eine dissipative Dämpfereinheit in Form eines Reibdämpfers 7 direkt mit dem Boden 2 verbunden. Die direkte Verbindung bedeutet insbesondere, dass sich in dem Belastungspfad zwischen dem Kompressor 3 und dem Boden 2 keine weiteren schwingungsdämpfenden Elemente mehr befinden. Zur Befestigung des Reibdämpfers 7 an dem Kompressor 3 ist in einem oberen Drittel des Kompressors 3 um den Kompressor 3 ein Haltering 8 gelegt. Der Haltering 8 weist einen, hier beispielhaft nach oben über den Kompressor 3 herausstehenden, Arm 9 auf. Der Reibdämpfer 7 ist mit einem Ende horizontal drehbar mit dem Haltering 8 verbunden, z.B. über einen ersten Bolzen oder eine Schraube 10. Mit seinem anderen Ende ist der Reibdämpfer 7 mit einem Halterungsbereich 11 des Bodens 2 horizontal verschwenkbar, z.B. über einen zweiten Bolzen oder eine Schraube 12. Der Reibdämpfer 7 ist dadurch schräg zu einer Längserstreckung des Kompressors 3 angeordnet. Der Reibdämpfer 7 trägt den Kompressor 3 dabei nicht, d.h., dass in einem Ruhezustand des Kompressors 3 dieser keine Kraft, insbesondere keine Gewichtskraft, auf den Reibdämpfer 7 ausübt.
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Bei einer Schwingung des Kompressors 3 wird der doppelrohrig ausgebildete Reibdämpfer 7 abwechselnd auseinandergezogen und wieder zusammengedrückt. Diese Längenänderung wird von dem Reibdämpfer 7 durch Reibung in Wärmeenergie umgewandelt und der Kompressor 3 dadurch gedämpft. Die Verwendung nur eines Reibdämpfers 7 ist besonders platzsparend und kostengünstig. Dies mag insbesondere vorteilhaft sein, wenn sich im Betrieb eine bevorzugte Schwingungsrichtung des Kompressors 3 ausbildet. Der Reibdämpfer 7 ist dann insbesondere koplanar zu der bevorzugten Schwingungsrichtung ausgerichtet.
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Ein Ventilator 13 oder Gebläse mag einen Kühlluftstrom auf den Kompressor 3 und ggf. auf den Reibdämpfer 7 richten, um diese zu kühlen.
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3 zeigt eine Skizze eines Wärmepumpen-Wäschetrockners 21 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel einschließlich eines Kompressors 3 und mehreren, hier: zwei, dissipativen Dämpfereinheiten in Form von Reibdämpfern 22 und 23. Die Reibdämpfer 22 und 23 können analog zu dem Reibdämpfer 7 ausgestaltet und befestigt sein. So können sie analog zu dem Wärmepumpen-Wäschetrockner 1 einerseits an einem gemeinsamen Haltering 8 und andererseits an dem Boden 2 des Wärmepumpen-Wäschetrockners 21 angebracht sein. Die Reibdämpfer 22 und 23 sind hier in Bezug auf eine Längsachse L des Kompressors 3 (welche senkrecht zu der Bildebene steht und z.B. mittig durch den Kompressor 3 verläuft) winkelversetzt angeordnet, hier rein beispielhaft um 90 Grad. Dadurch kann eine verbesserte Dämpfung erreicht werden, insbesondere wenn sich keine bevorzugte Schwingungsrichtung senkrecht zu der Längsachse L ausbildet. Die Reibdämpfer 22 und 23 können gleich oder unterschiedlich aufgebaut oder eingestellt sein, z.B. im Hinblick auf ihr Dämpfungsverhalten, z.B. ihren Dämpfungsgrad. Auch mag mindestens einer der Reibdämpfer 22 und 23 z.B. nicht mit dem Boden 2, sondern mit einer Wand 24 verbunden sein.
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Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt.
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Allgemein kann unter „ein“, „eine“ usw. eine Einzahl oder eine Mehrzahl verstanden werden, insbesondere im Sinne von „mindestens ein“ oder „ein oder mehrere“ usw., solange dies nicht explizit ausgeschlossen ist, z.B. durch den Ausdruck „genau ein“ usw.
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Auch kann eine Zahlenangabe genau die angegebene Zahl als auch einen üblichen Toleranzbereich umfassen, solange dies nicht explizit ausgeschlossen ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Wärmepumpen-Wäschetrockner
- 2
- Boden des Wärmepumpen-Wäschetrockners
- 3
- Kompressor
- 4
- Gummipuffer
- 5
- Oberseite des Kompressors
- 6
- Rohr
- 7
- Reibdämpfer
- 8
- Haltering
- 9
- Arm
- 10
- erster Bolzen/Schraube
- 11
- Halterungsbereich
- 12
- zweiter Bolzen/Schraube
- 13
- Ventilator
- 21
- Wärmepumpen-Wäschetrockner
- 22
- Reibdämpfer
- 23
- Reibdämpfer
- L
- Längsachse
