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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kältegerät mit einem Kältekreislauf mit einem Hochdruckbereich umfassend einen Verdichter, einen Verflüssiger zum Verflüssigen des Kältemittels und ein diese verbindendes Kältemittelrohr.
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Verdichter eines Kältegeräts verdichten gasförmiges Kältemittel zyklisch und bewirken dadurch eine Druckpulsation im Hochdruckbereich des Kältekreislaufs. Diese Druckpulsation kann als störendes Geräusch wahrgenommen werden.
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Die
WO 2008/030060 beschreibt einen Kältekreislauf mit einem Hochdruckbereich umfassend einen Verdichter zum Verdichten eines Kältemittels, einen Verflüssiger zum Verflüssigen des Kältemittels und ein Kältemittelrohr zwischen Verdichter und Verflüssiger zum Transport des Kältemittels. Das Kältemittelrohr zwischen Verdichter und Verflüssiger weist strömungstechnisch parallele Rohrabschnitte auf, in denen sich Schallwellen ausbreiten, die an den Rohrleitungsknoten zusammentreffen und sich auslöschen und damit Geräusche reduzieren sollen.
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Schalldämpfer in dem Kältemittelrohr zwischen Verdichter und Verflüssiger sind beispielsweise bekannt aus der
CN 203501571 , der
EP 2 060 861 , für Kraftfahrzeug-Klimaanlagen aus der
US 5,183,974. -
In Kältegeräten entstehen im Kältekreislauf auch Geräusche an der Einspritzstelle eines Verdampfers. Dort schlägt die
WO 2014/166805 vor, dass ein Einlassrohr zum Einlassen des Kältemittels in einen Verdampfer einen Rohrbereich mit einem ersten Strömungsquerschnitt und ein Verengungsbereich mit einem zweiten Strömungsquerschnitt, der kleiner als der erste Strömungsquerschnitt ist, aufweist.
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Die
US 5,521,340 sieht einen schalldämpfenden Rohrabschnitt mit Erweiterungen oder Verengungen in einem Hydrauliksystem vor, die
US 5,435,699 in einer Kraftfahrzeug-Klimaanlage.
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Es ist die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe, ein Kältegerät anzugeben, bei dem Geräusche verringert werden, die durch eine Druckpulsation im Hochdruckbereich des Kältekreislaufs entstehen.
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Diese Aufgabe wird durch Gegenstände mit den Merkmalen nach den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Figuren, der Beschreibung und der abhängigen Ansprüche.
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Ein erfindungsgemäßes Kältegerät hat einen Kältekreislauf mit einem Hochdruckbereich umfassend einen Verdichter zum Verdichten eines Kältemittels mit einer Kältemittel-Übergabestelle, einen Verflüssiger zum Verflüssigen des Kältemittels und einer Kältemittelleitung zwischen der Kältemittel-Übergabestelle und dem Verflüssiger zum Transport des Kältemittels, wobei die Kältemittelleitung einen Verdichteranschlussstutzen und ein Kältemittelrohr umfasst. Die Kältemittel-Übergabestelle übergibt das Kältemittel von dem Verflüssiger an die Kältemittelleitung. Die Kältemittelleitung weist einen Leitungsbereich mit einem ersten Strömungsquerschnitt und einen Verengungsbereich mit einem zweiten Strömungsquerschnitt, der kleiner als der erste Strömungsquerschnitt ist, auf. Dadurch wird die Geometrie des Kältemittelrohrs derart geändert, dass sich aufgrund einer geänderten Strömung ein verbessertes Geräuschverhalten ergibt. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass eine Geräuschverringerung der Geräusche, die durch eine Druckpulsation im Hochdruckbereich des Kältekreislaufs entstehen, erreicht wird.
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Unter einem Kältegerät wird insbesondere ein Haushaltskältegerät verstanden, also ein Kältegerät, das zur Haushaltsführung in Haushalten oder im Gastronomiebereich eingesetzt wird, und insbesondere dazu dient Lebensmittel und/oder Getränke bei bestimmten Temperaturen zu lagern, wie beispielsweise ein Kühlschrank, ein Gefrierschrank, eine Kühlgefrierkombination, eine Gefriertruhe oder ein Weinkühlschrank.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Kältegerätes ist der Verengungsbereich durch zumindest eine konkave Einwölbung einer Rohrwand der Kältemittelleitung gebildet. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass durch die konkave Einwölbung die Steifigkeit und das Biegemoment der Kältemittelleitung beibehalten werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Kältegerätes wird durch den Verengungsbereich eine Kammer in der Kältemittelleitung gebildet. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass die Kammer einen Pufferraum für das einströmende Kältemittel bildet und die Geräuschentwicklung weiter reduziert wird.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Kältegerätes umfasst die Kältemittelleitung mehrere Verengungsbereiche. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass sich die Geräuschentwicklung noch weiter reduzieren lässt.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Kältegerätes weisen mindestens zwei Verengungsbereiche (109) unterschiedliche zweite Strömungsquerschnitte auf. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass sich die Geräuschentwicklung in unterschiedlichen Frequenzbereichen reduzieren lässt.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Kältegerätes ist zwischen zwei Verengungsbereichen ein Leitungsbereich angeordnet, der über eine vorgegebene Länge einen konstanten, ersten Strömungsquerschnitt aufweist. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass die Strömung entlang der Länge mit dem konstanten Strömungsquerschnitt stabilisiert wird
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Kältegerätes sind zwischen mehreren Verengungsbereichen Leitungsbereiche mit unterschiedlichen vorgegebenen Längen angeordnet. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass sich die Geräuschentwicklung in unterschiedlichen Frequenzbereichen beeinflussen lässt.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Kältegerätes weist der Verengungsbereich einen kreisförmigen, rechteckigen oder sternförmigen Querschnitt auf. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass sich der Verengungsbereich mit verringertem Strömungsquerschnitt auf einfache Weise herstellen lässt.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Kältegerätes ist der Verengungsbereich nahe dem Verdichter angeordnet. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass die Geräuschreduzierung nahe am Verdichter erfolgt.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Kältegerätes ist Verengungsbereich in einem Abstand von weniger als 250 mm nach einem Verdichter angeordnet. Dadurch wird beispielsweise ebenfalls der technische Vorteil erreicht, dass sich das Geräuschverhalten noch weiter verbessert.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Kältegerätes ist mindestens ein Leitungsbereich mit einer Verengung in dem Verdichterauslassstutzen angeordnet. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass die Geräuschreduzierung nahe der Kältemittel-Übergabestelle erfolgt. Die Geräuschreduzierung beginnt somit unmittelbar hinter dem eigentlichen Verdichter, nämlich hinter einem dem Auslass eines Kompressionszylinders folgenden Rückschlagventil. In Strömungsrichtung hinter diesem Ventil beginnt die der Druckpulsation ausgesetzte Kältemittelleitung bestehend aus Verdichteranschlussstutzen und Kältemittelrohr.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Kältegerätes ist mindestens ein Leitungsbereich mit einer Verengung in dem Kältemittelrohr angeordnet. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass zur Anwendung der Erfindung nur das Kältemittelrohr bearbeitet werden muss. Ein derart bearbeitetes Kältemittelrohr ist an verschiedenartige Verdichter wie ein herkömmliches Kältemittelrohr anschliessbar.
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Es ist jedoch auch eine Kombination der vorgenannten Ausgestaltungen möglich, nämlich dass von mehreren Verengungsbereichen mindestens einer im Verdichteranschlussstutzen und mindestens einer im Kältemittelrohr liegt. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass die Entfernung zwischen der Kältemittel-Übergabestelle und dem nächsten Verengungsbereich auf den jeweiligen Kältekreislauf optimal abgestimmt werden kann.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Kältegerätes ist das Verhältnis zwischen dem ersten Strömungsquerschnitt und dem zweiten Strömungsquerschnitt größer als 3:1. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass im inneren des Verdampfers Strömungsverhältnisse realisiert werden, die besonders wenige Geräusche verursachen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.
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Es zeigen:
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1 eine schematische Ansicht eines Kältegerätes;
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2 eine schematische Ansicht eines Verdichters mit einem Kältemittelrohr in einer ersten Ausführungsform;
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3 eine schematische Ansicht des Kältemittelrohres in einer weiteren Ausführungsform;
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4 eine schematische Ansicht eines Verdichters mit einem Kältemittelrohr in einer weiteren Ausführungsform; und
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5 Diagramme der Geräuschentwicklung des Verdampfers mit und ohne Verengungsbereich.
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1 zeigt einen Kühlschrank stellvertretend für ein Kältegerät 100 mit einer oberen Kühlschranktür und einer unteren Kühlschranktür. Der Kühlschrank dient beispielsweise zur Kühlung von Lebensmitteln und umfasst einen Kältemittelkreislauf mit einem Hochdruckbereich umfassend einen Verdichter zum Verdichten eines Kältemittels, einen Verflüssiger zum Verflüssigen des Kältemittels und ein Kältemittelrohr zwischen Verdichter und Verflüssiger zum Transport des Kältemittels.
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Der Verdichter saugt Kältemitteldampf von einem Verdampfer ab, verdichtet das Kältemittel und stößt es bei einem höheren Druck zum Verflüssiger hin aus. Der eigentliche Verdichter im Sinne dieser Erfindung endet hinter einem dem Auslass eines Kompressionszylinders folgenden Rückschlagventil. Um den Anschluss eines Kältemittelrohrs zu erleichtern erhält der Verdichter als Baueinheit einen Anschlussstutzen. Der Anschlussstutzen ist jedoch im Sinne dieser Erfindung ein Teil der Kältemittelleitung, welche einer Druckpulsation ausgesetzt ist. Diese Druckpulsation in der Kältemittelleitung erzeugt Geräusche, die mittels dieser Erfindung wirksam reduziert werden.
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Die Möglichkeit der erfindungsgemäßen Geräuschreduzierung beginnt somit unmittelbar hinter dem eigentlichen Verdichter, nämlich hinter einem dem Auslass eines Kompressionszylinders folgenden Rückschlagventil. Ab diesem Ventil beginnt die eigentliche der Druckpulsation ausgesetzte Kältemittelleitung bestehend aus Verdichteranschlussstutzen und Kältemittelrohr.
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2 zeigt eine schematische Ansicht eines Verdichters 103 mit einem Verdichteranschlussstutzen 105 und einem Kältemittelrohr 106. Verdichteranschlussstutzen 105 und Kältemittelrohr 106 sind Bestandteile einer Kältemittelleitung 107 und sind mittels einer Lötstelle 108 verbunden. Das Kältemittelrohr 106 ist durch eine Verdunstungsschale 110 geführt, in welcher im Kältegerät 100 anfallendes Kondenswasser gesammelt und verdunstet wird.
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In der in 2 gezeigten Ausführungsform ist das Kältemittelrohr 106 erfindungsgemäß modifiziert, der Verdichteranschlussstutzen 105 jedoch nicht. Das Kältemittelrohr 106 und somit die Kältemittelleitung 107 weist einen Leitungsbereich 111 mit einem ersten Strömungsquerschnitt und einen Verengungsbereich 112 mit einem zweiten Strömungsquerschnitt, der kleiner als der erste Strömungsquerschnitt ist, auf. Das Kältemittelrohr 106 weist im Anschluss an den Verengungsbereich 112 zwei weitere Leitungsbereiche 113, 115 mit einem ersten Strömungsquerschnitt und zwei weitere Verengungsbereiche 114, 116 mit einem zweiten Strömungsquerschnitt, der kleiner als der erste Strömungsquerschnitt ist, auf.
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Die Verengungsbereiche 112, 114, 116 können unterschiedliche zweite Strömungsquerschnitte aufweisen. Die Verengungsbereiche 112, 114, 116 sind in einem Abstand von weniger als 250 mm nach dem Verdichter 103 angeordnet.
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Die Leitungsbereiche 111, 113, 115 weisen unterschiedliche Längen auf, während ihr Strömungsquerschnitt gleich dem des Kältemittelrohres ist.
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3 zeigt eine schematische Ansicht einer Kältemittelleitung 120 in einer weiteren Ausführungsform. An den Verdichteranschlussstutzen 121 ist ein Kältemittelrohr 122 an der Lötstelle 123 angelötet. Das Kältemittelrohr 122 weist in einem geraden Abschnitt der Kältemittelleitung 120 ausgehend von der Lötstelle 123 in dreifacher Wiederholung einen Leitungsbereich 125 und einen Verengungsbereich 126 auf.
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Die Leitungsbereiche 125 haben die gleiche Länge und den gleichen ersten Strömungsquerschnitt. Die Verengungsbereiche 126 weisen gleiche zweite Strömungsquerschnitte auf. Durch die Verengungsbereiche 126 werden Kammern 127, 138, 129 in der Kältemittelleitung 120 gebildet.
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Die Verengungsbereiche 126 sind durch konkave Einwölbungen 131 einer Rohrwand des Kältemittelrohres 122 gebildet. Die Verengungsbereiche 126 können einen kreisförmigen, ovalen, rechteckigen oder sternförmigen Querschnitt aufweisen. Die Verengungsbereiche 126 sind nahe einem Verdichter angeordnet, nämlich unmittelbar an den Verdichteranschlussstutzen 121.
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Das Verhältnis zwischen dem ersten Strömungsquerschnitt und dem zweiten Strömungsquerschnitt ist jeweils für alle Leitungsbereiche 125 bezüglich der jeweils direkt folgenden Verengungsbereiche 126 größer als 3:1.
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Das Prinzip der Geräuschverminderung des Einlassgeräusches besteht in einer Verringerung des Strömungsquerschnitts in der Kältemittelleitung 120 beim Übergang von einem Leitungsbereich in den folgenden Verengungsbereich und einer anschließenden Vergrößerung des Strömungsquerschnitts beim Übergang von dem Verengungsbereich in den folgenden Leitungsbereich.
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4 zeigt eine schematische Ansicht eines Verdichters 132 mit einem Kältemittelrohr 134 in einer weiteren Ausführungsform, in welcher in dem Verdichterauslassstutzen 135 ein Leitungsbereich 136 mit einem ersten Strömungsquerschnitt und ein Verengungsbereich 137 mit einem zweiten Strömungsquerschnitt angeordnet ist. Kältemittelrohr 134 und Verdichterauslassstutzen 135 sind beides Teile einer Kältemittelleitung 133.
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Dem Verengungsbereich 137 folgt ein Leitungsbereich 138 mit einem ersten Strömungsquerschnitt und ein Verengungsbereich 139 mit einem zweiten Strömungsquerschnitt, wobei im Leitungsbereich 138 die Lötstelle 140 zwischen Verdichterauslassstutzen 135 und Kältemittelrohr 134 liegt. Dem Verengungsbereich 139 folgen zwei weitere Leitungsbereiche 142, 144 mit jeweils einem ersten Strömungsquerschnitt und zugeordneten Verengungsbereichen 143, 145 mit jeweils einem zweiten Strömungsquerschnitt.
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5 zeigt Diagramme 150, 160 der Geräuschentwicklung des Kältekreislaufs mit und ohne Verengungsbereich in der Kältemittelleitung. In beiden Diagrammen sind die Lautstärke 152, 162 gegen die Frequenz 154, 164 als Balkendiagramme aufgetragen. Die 400 Hz-Marke 155, 165 ist ebenfalls eingezeichnet. Der Vergleich der Diagramme erläutert als Erfolg der Erfindung eine Geräuschreduzierung in vielen Bereichen des Frequenzspektrums.
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Alle in Verbindung mit einzelnen Ausführungsformen der Erfindung erläuterten und gezeigten Merkmale können in unterschiedlicher Kombination in dem erfindungsgemäßen Gegenstand vorgesehen sein, um gleichzeitig deren vorteilhafte Wirkungen zu realisieren.
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Der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung ist durch die Ansprüche gegeben und wird durch die in der Beschreibung erläuterten oder den Figuren gezeigten Merkmale nicht beschränkt.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Kältegerät
- 103
- Verdichter
- 105
- Verdichteranschlussstutzen
- 106
- Kältemittelrohr
- 107
- Kältemittelleitung
- 108
- Lötstelle
- 110
- Verdunstungsschale
- 111, 113, 115
- Leitungsbereiche
- 112, 114, 116
- Verengungsbereiche
- 120
- Kältemittelleitung
- 121
- Verdichteranschlussstutzen
- 122
- Kältemittelrohr
- 123
- Lötstelle
- 125
- Leitungsbereiche
- 126
- Verengungsbereiche
- 127, 128, 129
- Kammern
- 131
- Einwölbung
- 132
- Verdichter
- 133
- Kältemittelleitung
- 134
- Kältemittelrohr
- 135
- Verdichteranschlussstutzen
- 136, 138, 142, 144
- Leitungsbereiche
- 137, 139, 143, 145
- Verengungsbereiche
- 150, 160
- Diagramme
- 152, 162
- Lautstärke
- 154, 164
- Frequenz
- 155, 165
- 400 Hz-Marke
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2008/030060 [0003]
- CN 203501571 [0004]
- EP 2060861 [0004]
- US 5183974 [0004]
- WO 2014/166805 [0005]
- US 5521340 [0006]
- US 5435699 [0006]
