DE102019213613A1

DE102019213613A1 - Evaporator for a heat pump or refrigeration machine

Info

Publication number: DE102019213613A1
Application number: DE102019213613.3A
Authority: DE
Inventors: Oliver Schmid
Original assignee: HOCHSCHULE KARLSRUHE
Current assignee: HOCHSCHULE KARLSRUHE
Priority date: 2019-09-06
Filing date: 2019-09-06
Publication date: 2021-03-11

Abstract

Es wird ein Verdampfer (10) für eine Wärmepumpe oder Kältemaschine (100), insbesondere Kompressionskältemaschine vorgeschlagen. Der Verdampfer(10), umfasst ein Trommellaufrad (12), das eine Drehachse (14) definiert, wobei das Trommellaufrad (12) mehrere Schaufeln (16) und einen Bypass (22) aufweist, wobei die Schaufeln (16) bezüglich der Drehachse (14) radial orientiert sind, wobei die Schaufeln (16) bezüglich der Drehachse (14) ein erstes axiales Ende (18) und ein zweites axiales Ende (20) aufweisen, das von dem ersten axialen Ende (18) beabstandet ist, wobei in den Schaufeln (16) mehrere Kanäle (24) ausgebildet sind, die sich jeweils von dem ersten axialen Ende (18) zu dem zweiten axialen Ende (20) erstrecken, wobei der Bypass (22) koaxial zu der Drehachse (14) ausgebildet ist, eine Bodenplatte (38), die einen Einlass (44) für ein Kältemittel und einen mit dem Einlass (44) verbundenen Trennraum (46) aufweist, wobei die Bodenplatte (38) derart mit dem Trommellaufrad (12) verbunden ist, dass der Trennraum (46) mit den Kanälen (24) an dem ersten axialen Ende (18) der Schaufeln (16) und dem Bypass (22) fluidverbunden ist, und einen Deckel (52), der einen Auslass (58) für das Kältemittel, einen im Wesentlichen ringförmigen Sammelraum (60) und Verbindungskanäle (62) aufweist, wobei der Auslass (58) mittels der Verbindungskanäle (62) mit dem Sammelraum (60) verbunden ist, wobei der Deckel (52) derart mit dem Trommellaufrad (12) verbunden ist, dass der Sammelraum (60) mit den Kanälen (24) an dem zweiten axialen Ende der Schaufeln (16) fluidverbunden ist und die Verbindungskanäle (62) mit dem Bypass (22) fluidverbunden sind.An evaporator (10) for a heat pump or refrigeration machine (100), in particular a compression refrigeration machine, is proposed. The evaporator (10) comprises a drum impeller (12) which defines an axis of rotation (14), the drum impeller (12) having a plurality of blades (16) and a bypass (22), the blades (16) with respect to the axis of rotation ( 14) are oriented radially, the blades (16) having a first axial end (18) and a second axial end (20) spaced from the first axial end (18) with respect to the axis of rotation (14), wherein in the Blades (16) a plurality of channels (24) are formed, each of which extends from the first axial end (18) to the second axial end (20), the bypass (22) being formed coaxially to the axis of rotation (14), a Base plate (38) which has an inlet (44) for a refrigerant and a separation space (46) connected to the inlet (44), the base plate (38) being connected to the drum impeller (12) in such a way that the separation space (46 ) with the channels (24) at the first axial end (18) of the blades (16) and the bypass (22) fluid connection and a cover (52) which has an outlet (58) for the refrigerant, a substantially annular collecting space (60) and connecting channels (62), the outlet (58) being connected to the collecting space by means of the connecting channels (62) (60), the cover (52) being connected to the drum impeller (12) in such a way that the collecting space (60) is fluidly connected to the channels (24) at the second axial end of the blades (16) and the connecting channels ( 62) are fluidly connected to the bypass (22).

Description

In vielen Bereichen werden Maschinen oder Anlagen zur Klimatisierung eingesetzt. Beispielsweise wird die Klimatisierung privater Haushalte zunehmend durch den Einbau von Wärmepumpen realisiert. Eine Wärmepumpe nutzt die Wärme aus der Umgebung und bringt diese mithilfe elektrischer Energie auf ein höheres, nutzbares Niveau. Derartige Wärmepumpen weisen üblicherweise einen Verdampfer auf. Aber auch Kältemaschinen weisen einen Verdampfer auf.Machines or systems are used for air conditioning in many areas. For example, air conditioning in private households is increasingly being implemented by installing heat pumps. A heat pump uses the heat from the environment and brings it to a higher, usable level with the help of electrical energy. Such heat pumps usually have an evaporator. But chillers also have an evaporator.

Durch die Umwandlung von Primärenergie in Endenergie werden Wandlungsverluste erzeugt, die bei einer direkten Erwärmung durch Verbrennen des Primärenergieträgers vermeidbar sind. Eine niedrigere elektrische Leistungsaufnahme der Wärmepumpe, bei gleichbleibender thermischer Nutzenergie, macht die Technologie konkurrenzfähiger und senkt gleichzeitig den Ausstoß von Treibhausgasen.By converting primary energy into final energy, conversion losses are generated which can be avoided in the case of direct heating by burning the primary energy source. A lower electrical power consumption of the heat pump, with constant useful thermal energy, makes the technology more competitive and at the same time reduces the emission of greenhouse gases.

Trotz der zahlreichen Vorteile der aus dem Stand der Technik bekannten Verdampfer für Wärmepumpen beinhalten diese noch Verbesserungspotenzial. Bei Wärmepumpen mit einer Luftverdampfereinheit mit Außenaufstellung ist die Lärmbelästigung ein Problem. Die Umgebungsluft wird mittels eines Lüfters gefördert. Durch das Abkühlen der Umgebungsluft kondensiert Wasser auf den Lamellen des Verflüssigers aus. Im Winter wird das Kondensat unter den Gefrierpunkt abgekühlt und gefriert. Der Wärmeübergang wird dadurch reduziert und der Wirkungsgrad der Wärmepumpe fällt ab. Um dagegen Vorzugehen werden in der Steuerung der Wärmepumpe Abtauzyklen einprogrammiert, bei denen das Eis aufgeschmolzen wird. Dabei läuft der Lüfter auf Volllast, um das Eis-Wasser von den Lamellen zu blasen. Dieser Vorgang ist besonders lärmintensiv, da ein Rohrlamellen-Wärmeübertrager bei hohen Luftgeschwindigkeiten Verwirbelungen zwischen den Lamellen erzeugt, welche als störend wahrgenommen werden.Despite the numerous advantages of the evaporators for heat pumps known from the prior art, they still have room for improvement. Noise pollution is a problem with heat pumps with an air evaporator unit installed outdoors. The ambient air is conveyed by means of a fan. As the ambient air cools down, water condenses on the fins of the condenser. In winter, the condensate is cooled to below freezing point and freezes. The heat transfer is reduced and the efficiency of the heat pump drops. To counteract this, defrosting cycles are programmed into the control of the heat pump, during which the ice is melted. The fan runs at full load to blow the ice water off the slats. This process is particularly noisy, since a tubular lamellar heat exchanger generates turbulence between the lamellas at high air speeds, which are perceived as annoying.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Es wird daher ein Verdampfer für eine Wärmepumpe oder Kältemaschine vorgeschlagen, der die Nachteile bekannter Verdampfer für Wärmepumpen oder Kältemaschinen zumindest weitgehend vermeidet. Insbesondere wird ein Verdampfer für eine Wärmepumpe oder Kältemaschine vorgeschlagen, der durch seine Geometrie bereits die Luft fördert. Die Verlustleistung des Lüfters wird umgangen, was sich positiv auf den Gesamtwirkungsgrad auswirkt. Zudem wird bei der Auslegung der Schaufelauslegung des Verdampfers auf eine turbulenzarme Strömung geachtet, weshalb bei hohen Drehzahlen die Schallemission gering bleibt.An evaporator for a heat pump or refrigeration machine is therefore proposed which at least largely avoids the disadvantages of known evaporators for heat pumps or refrigeration machines. In particular, an evaporator for a heat pump or refrigeration machine is proposed which, by virtue of its geometry, already conveys the air. The power loss of the fan is avoided, which has a positive effect on the overall efficiency. In addition, when designing the vane design of the evaporator, attention is paid to a low-turbulence flow, which is why the noise emission remains low at high speeds.

Im Folgenden werden die Begriffe „haben“, „aufweisen“, „umfassen“ oder „einschließen“ oder beliebige grammatikalische Abweichungen davon in nicht-ausschließlicher Weise verwendet. Dementsprechend können sich diese Begriffe sowohl auf Situationen beziehen, in welchen, neben dem durch diese Begriffe eingeführten Merkmal, keine weiteren Merkmale vorhanden sind oder auf Situationen, in welchen ein oder mehrere weitere Merkmale vorhanden sind. Beispielsweise kann sich der Ausdruck „A hat B“, „A weist B auf“, „A umfasst B“ oder „A schließt B ein“ sowohl auf die Situation beziehen, in welcher, abgesehen von B, kein weiteres Element in A vorhanden ist (d.h. auf eine Situation, in welcher A ausschließlich aus B besteht) als auch auf die Situation, in welcher, zusätzlich zu B, ein oder mehrere weitere Elemente in A vorhanden sind, beispielsweise Element C, Elemente C und D oder sogar weitere Elemente.In the following, the terms “have”, “have”, “comprise” or “include” or any grammatical deviations therefrom are used in a non-exclusive manner. Accordingly, these terms can relate to situations in which, besides the feature introduced by these terms, no further features are present, or to situations in which one or more further features are present. For example, the expression “A has B”, “A has B”, “A comprises B” or “A includes B” can refer to the situation in which, apart from B, no further element is present in A (ie to a situation in which A consists exclusively of B) as well as to the situation in which, in addition to B, one or more further elements are present in A, for example element C, elements C and D or even further elements.

Weiterhin wird darauf hingewiesen, dass die Begriffe „mindestens ein“ und „ein oder mehrere“ sowie grammatikalische Abwandlungen dieser Begriffe oder ähnliche Begriffe, wenn diese in Zusammenhang mit einem oder mehreren Elementen oder Merkmalen verwendet werden und ausdrücken sollen, dass das Element oder Merkmal einfach oder mehrfach vorgesehen sein kann, in der Regel lediglich einmalig verwendet werden, beispielsweise bei der erstmaligen Einführung des Merkmals oder Elementes. Bei einer nachfolgenden erneuten Erwähnung des Merkmals oder Elementes wird der entsprechende Begriff „mindestens ein“ oder „ein oder mehrere“ in der Regel nicht mehr verwendet, ohne Einschränkung der Möglichkeit, dass das Merkmal oder Element einfach oder mehrfach vorgesehen sein kann.Furthermore, it should be noted that the terms “at least one” and “one or more” as well as grammatical modifications of these terms or similar terms, if these are used in connection with one or more elements or features and are intended to express that the element or feature simply or can be provided several times, usually only used once, for example when the feature or element is introduced for the first time. If the feature or element is subsequently mentioned again, the corresponding term “at least one” or “one or more” is generally no longer used, without restricting the possibility that the feature or element can be provided once or several times.

Weiterhin werden im Folgenden die Begriffe „vorzugsweise“, „insbesondere“, „beispielsweise“ oder ähnliche Begriffe in Verbindung mit optionalen Merkmalen verwendet, ohne dass alternative Ausführungsformen hierdurch beschränkt werden. So sind Merkmale, welche durch diese Begriffe eingeleitet werden, optionale Merkmale, und es ist nicht beabsichtigt, durch diese Merkmale den Schutzumfang der Ansprüche und insbesondere der unabhängigen Ansprüche einzuschränken. So kann die Erfindung, wie der Fachmann erkennen wird, auch unter Verwendung anderer Ausgestaltungen durchgeführt werden. In ähnlicher Weise werden Merkmale, welche durch „in einer Ausführungsform der Erfindung“ oder durch „in einem Ausführungsbeispiel der Erfindung“ eingeleitet werden, als optionale Merkmale verstanden, ohne dass hierdurch alternative Ausgestaltungen oder der Schutzumfang der unabhängigen Ansprüche eingeschränkt werden soll. Weiterhin sollen durch diese einleitenden Ausdrücke sämtliche Möglichkeiten, die hierdurch eingeleiteten Merkmale mit anderen Merkmalen zu kombinieren, seien es optionale oder nicht-optionale Merkmale, unangetastet bleiben.Furthermore, the terms “preferably”, “in particular”, “for example” or similar terms are used below in connection with optional features, without this limiting alternative embodiments. Features introduced by these terms are optional features, and it is not intended to use these features to restrict the scope of protection of the claims and in particular of the independent claims. Thus, as the person skilled in the art will recognize, the invention can also be carried out using other configurations. In a similar way, features which are introduced by “in an embodiment of the invention” or by “in an exemplary embodiment of the invention” are understood as optional features, without this being intended to limit alternative configurations or the scope of protection of the independent claims. Furthermore, these introductory expressions are intended to include all possibilities for combining the features introduced with other features optional or non-optional features, remain untouched.

Ein erfindungsgemäßer Verdampfer für eine Wärmepumpe oder Kältemaschine, insbesondere Kompressionskältemaschine, umfasst ein Trommellaufrad. Das Trommellaufrad definiert eine Drehachse. Das Trommellaufrad weist mehrere Schaufeln und einen Bypass auf. Die Schaufeln sind bezüglich der Drehachse radial orientiert. Die Schaufeln weisen bezüglich der Drehachse ein erstes axiales Ende und ein zweites axiales Ende auf. Das zweite axiale Ende ist von dem ersten axialen Ende beabstandet. In den Schaufeln sind mehrere Kanäle ausgebildet, die sich jeweils von dem ersten axialen Ende zu dem zweiten axialen Ende erstrecken. Der Bypass ist koaxial zu der Drehachse ausgebildet. Der Verdampfer umfasst weiterhin eine Bodenplatte, die einen Einlass für ein Kältemittel und einen mit dem Einlass verbundenen Trennraum aufweist. Die Bodenplatte ist derart mit dem Trommellaufrad verbunden, dass der Trennraum mit den Kanälen an dem ersten axialen Ende der Schaufeln und dem Bypass fluidverbunden ist. Der Verdampfer umfasst weiterhin einen Deckel. Der Deckel weist einen Auslass für das Kältemittel, einen im Wesentlichen ringförmigen Sammelraum und Verbindungskanäle auf. Der Auslass ist mittels der Verbindungskanäle mit dem Sammelraum verbunden. Der Deckel ist derart mit dem Trommellaufrad verbunden, dass der Sammelraum mit den Kanälen an dem zweiten axialen Ende der Schaufeln fluidverbunden ist und die Verbindungskanäle mit dem Bypass fluidverbunden sind.An evaporator according to the invention for a heat pump or refrigeration machine, in particular a compression refrigeration machine, comprises a drum impeller. The drum impeller defines an axis of rotation. The drum impeller has several blades and a bypass. The blades are oriented radially with respect to the axis of rotation. The blades have a first axial end and a second axial end with respect to the axis of rotation. The second axial end is spaced from the first axial end. A plurality of channels are formed in the blades, each of which extends from the first axial end to the second axial end. The bypass is formed coaxially to the axis of rotation. The evaporator further comprises a base plate which has an inlet for a refrigerant and a separation space connected to the inlet. The bottom plate is connected to the drum impeller in such a way that the separation space is fluidly connected to the channels at the first axial end of the blades and the bypass. The evaporator further comprises a lid. The cover has an outlet for the refrigerant, a substantially annular collecting space and connecting channels. The outlet is connected to the collecting space by means of the connecting channels. The cover is connected to the drum impeller in such a way that the collecting space is fluidly connected to the channels at the second axial end of the blades and the connecting channels are fluidically connected to the bypass.

Unter einem Trommellaufrad kann eine Ausbildung eines Laufrads ähnlich einem Trommelläufer eines Radiallüfters verstanden werden. Entsprechend kann das Laufrad kreiszylindrisch, mit ringförmigen Querschnitt und mit im Wesentlichen radial orientierten Schaufeln ausgebildet sein. Unter im wesentlich radial orientierten Schaufeln kann dabei eine Abweichung von einer exakt radialen Orientierung von nicht mehr als 10° und bevorzugt nicht mehr als 5° verstanden werden.A drum impeller can be understood to mean a design of an impeller similar to a drum rotor of a radial fan. Correspondingly, the impeller can be circular-cylindrical, with an annular cross-section and with essentially radially oriented blades. Basically radially oriented blades can be understood to mean a deviation from an exactly radial orientation of not more than 10 ° and preferably not more than 5 °.

Durch das Vorsehen des Trommellaufrads mit mehreren Schaufeln ist die Geometrie des Verdampfers als Radiallüfter mit Trommelläufer ausgeführt. Das Trommellaufrad fördert bei Rotation ein fluides Medium, wie beispielsweise einen Luftstrom. Die radiale Bauweise des Trommellaufrads zeichnet sich durch das Fördern großer Volumenströme aus. Da das Trommellaufrad mit radial orientierten Schaufeln im Vergleich zu axialen Lüftern bei gleichem Volumenstrom niedrigere Umfangsgeschwindigkeiten haben, ist die entstehende Geräuschemission geringer. Das Kältemittel wird nach der Expansion in die Bodenplatte des Verdampfers zugeführt. Das Kältemittel liegt dabei nach der Expansion in der Praxis nicht vollständig verflüssigt vor, sondern ist eine zweiphasige Mischung aus flüssigen und gasförmigen Kältemittel. Der Trennraum vor dem Eintritt in den Bypass sorgt dafür, dass bei Rotation des Trommellaufrads Fliehkräfte auf das zweiphasige Kältemittel wirken und sich eine Phasentrennung einstellt. Der Trennraum ist dabei so ausgebildet, dass der flüssige Anteil des Kältemittels den Mikrokanälen in den Schaufeln zuführbar ist, wohingegen gasförmigen Kältemittel dem Bypass zuführbar ist. Bei Durchströmen der Mikrokanäle in den Schaufeln verdampft das Kältemittel, während das durch das Trommellaufrad geförderte fluide Medium abkühlt. Der Deckel ist mit dem ringförmigen Sammelraum ausgeführt. Das in den Mikrokanälen verdampfte Kältemittel wird dort gesammelt und gelangt über eine Gasrückführung in Form der Verbindungskanäle zurück in den zentrischen Bypass und kann durch eine Drehdurchführung vom Verdichter angesaugt werden. Das flüssige Kältemittel wird dabei durch die Fliehkräfte so lange zurückgehalten, bis eine vollständige Verdampfung stattgefunden hat. Auf eine Überhitzung vor dem Verdichter kann somit verzichtet werden, was eine Effizienzsteigerung des gesamten Kältemittelkreislaufs zur Folge hat.By providing the drum impeller with several blades, the geometry of the evaporator is designed as a radial fan with a drum rotor. When rotating, the drum impeller conveys a fluid medium, such as an air stream, for example. The radial design of the drum impeller is characterized by the pumping of large volume flows. Since the drum impeller with radially oriented blades has lower peripheral speeds compared to axial fans with the same volume flow, the resulting noise emissions are lower. After expansion, the refrigerant is fed into the bottom plate of the evaporator. In practice, the refrigerant is not completely liquefied after expansion, but is a two-phase mixture of liquid and gaseous refrigerants. The separation space in front of the entry into the bypass ensures that centrifugal forces act on the two-phase refrigerant when the drum impeller rotates and that a phase separation occurs. The separation space is designed in such a way that the liquid portion of the refrigerant can be fed to the microchannels in the blades, whereas gaseous refrigerant can be fed to the bypass. When it flows through the microchannels in the blades, the refrigerant evaporates, while the fluid medium conveyed by the drum impeller cools down. The cover is designed with the annular collecting space. The refrigerant evaporated in the microchannels is collected there and returns to the central bypass via a gas return in the form of the connecting channels and can be sucked in by the compressor through a rotary feedthrough. The liquid refrigerant is retained by the centrifugal forces until complete evaporation has taken place. Overheating in front of the compressor can thus be dispensed with, which results in an increase in the efficiency of the entire refrigerant circuit.

Die Schaufeln können gekrümmt sein. Eine Krümmung der Schaufeln dient der Effizienzsteigerung. Alternativ können auch gerade Schaufeln verwendet werden, wenn z.B. feine Materialien wie Partikel im geförderten Luftstrom zu Abrieb auf den Schaufeloberflächen führen würden. Rückwärts gekrümmte Schaufeln weisen eine effizientere Drucksteigerung auf. Insbesondere können die Schaufeln vorwärtsgekrümmt sein. Vorwärtsgekrümmte Schaufeln fördern im Vergleich zu geraden oder rückwärtsgekrümmten Schaufeln einen höheren Volumenstrom des fluiden Mediums durch das Trommellaufrad hindurch. Beispielsweise weisen die Schaufeln eine Krümmung, insbesondere Vorwärtskrümmung, in einem Bereich von 20° bis 60° und bevorzugt 25° bis 50° auf. Mit anderen Worten wird das fluide Medium um diesen Betrag umgelenkt. Die Grenzschicht der Strömung auf den Schaufeln wird dünner sein als auf einem flachen Profil herkömmlicher Wärmeübertrager. Dies führt zu einem höheren Wärmeübertragungskoeffizienten. Da zusätzlich nur flüssiges Kältemittel in die Kanäle gelangt, ist von einem sehr effizienten Wärmedurchgang von der Luft an das Kältemittel auszugehen. Dies führt zu einem extrem kleinen, effizienten Wärmeübertrager.The blades can be curved. A curvature of the blades serves to increase efficiency. Alternatively, straight blades can also be used if, for example, fine materials such as particles in the conveyed air flow would lead to abrasion on the blade surfaces. Backward curved blades have a more efficient pressure increase. In particular, the blades can be curved forward. Compared to straight or backward-curved blades, blades curved forward convey a higher volume flow of the fluid medium through the drum impeller. For example, the blades have a curvature, in particular a forward curvature, in a range from 20 ° to 60 ° and preferably 25 ° to 50 °. In other words, the fluid medium is deflected by this amount. The boundary layer of the flow on the blades will be thinner than on a flat profile of conventional heat exchangers. This leads to a higher heat transfer coefficient. Since, in addition, only liquid refrigerant gets into the channels, a very efficient heat transfer from the air to the refrigerant can be assumed. This results in an extremely small, efficient heat exchanger.

Der Einlass kann koaxial zu der Drehachse ausgebildet sein. Dies erleichtert die Zuführung des Kältemittels nach der Expansion. Bevorzugt ist der Einlass zentrisch in der Bodenplatte angeordnet. Alternativ oder zusätzlich kann der Auslass koaxial zu der Drehachse ausgebildet sein. Dies vereinfacht den Aufbau des Verdampfers, da dieser rotationssymmetrisch ausgebildet werden kann. Bevorzugt ist der Auslass zentrisch in dem Deckel angeordnet.The inlet can be formed coaxial with the axis of rotation. This makes it easier to supply the refrigerant after expansion. The inlet is preferably arranged centrally in the base plate. Alternatively or additionally, the outlet can be formed coaxially to the axis of rotation. This simplifies the structure of the evaporator, since it can be designed to be rotationally symmetrical. The outlet is preferably arranged centrally in the cover.

Der Trennraum kann ausgebildet sein, das Kältemittel in einen flüssigen Anteil und einen gasförmigen Anteil zu trennen, wobei der Trennraum eingerichtet ist, den flüssigen Anteil den Kanälen zuzuführen und den gasförmigen Anteil dem Bypass zuzuführen. Zu diesem Zweck kann der Trennraum konisch angeordnete Löcher aufweisen, mittels derer das Kältemittel in einen flüssigen Anteil und einen gasförmigen Anteil trennbar ist. Dadurch wird ausschließlich flüssiges Kältemittel den Mikrokanälen in den Schaufeln zugeführt, das dort verdampft, während das gasförmige Kältemittel den Verdampfer axial durchströmt. Durch höhere Volumenströme des durch das Trommellaufrad strömenden Fluides wird dieses weniger stark gekühlt als bei konventionellen Verdampfern. Dadurch ist die Verdampfungstemperatur des Kältemittels näher an der Temperatur des fluiden Mediums. Dies erhöht den Wirkungsgrad der gesamten Anlage, da der Verdichter einen geringeren Temperaturhub von Niederdruck auf Hochdruck zu verrichten hat, zumindest unter der Annahme, dass die elektrische Leistungsaufnahme für die Erzeugung der Volumenströme gleich ist. Bei Klimatisierung kommt dadurch der Vorteil hinzu, dass die austretende Luft nicht deutlich kälter sein muss und man keinen unangenehmen Luftzug empfindet.The separation space can be designed to separate the refrigerant into a liquid component and a gaseous component, the separation space being set up to supply the liquid component to the channels and supply the gaseous component to the bypass. For this purpose, the separation space can have conically arranged holes, by means of which the refrigerant can be separated into a liquid part and a gaseous part. As a result, only liquid refrigerant is fed to the microchannels in the blades, which evaporates there, while the gaseous refrigerant flows axially through the evaporator. Due to the higher volume flows of the fluid flowing through the drum impeller, it is cooled less than with conventional evaporators. As a result, the evaporation temperature of the refrigerant is closer to the temperature of the fluid medium. This increases the efficiency of the entire system, since the compressor has to perform a smaller temperature lift from low pressure to high pressure, at least under the assumption that the electrical power consumption for generating the volume flows is the same. In the case of air conditioning, there is the additional advantage that the exiting air does not have to be significantly colder and there is no unpleasant draft.

Die Kanäle können sich gerade von dem ersten axialen Ende zu dem zweiten axialen Ende erstrecken. Beispielsweise erstrecken sich die Kanäle im Wesentlichen parallel zu der Drehachse von dem ersten axialen Ende zu dem zweiten axialen Ende. Dies erleichtert die Strömungsführung für das Kältemittel und die Kanäle können einfacher ausgebildet werden.The channels can extend straight from the first axial end to the second axial end. For example, the channels extend substantially parallel to the axis of rotation from the first axial end to the second axial end. This facilitates the flow guidance for the refrigerant and the channels can be designed more simply.

Die Bodenplatte und der Deckel können derart mit dem Trommellaufrad verbunden sein, dass die Bodenplatte und der Deckel integral mit dem Trommellaufrad um die Drehachse drehbar sind. Somit wird die gesamte Baugruppe bestehend aus Trommellaufrad, Bodenplatte und Deckel gedreht.The base plate and the cover can be connected to the drum impeller in such a way that the base plate and the cover can be rotated integrally with the drum impeller about the axis of rotation. In this way, the entire assembly consisting of the drum impeller, base plate and cover is rotated.

Die Verbindungskanäle können sich im Wesentlichen radial bezüglich der Drehachse erstrecken. Dies erleichtert die Rückführung des verdampften Kältemittels zu dem Bypass.The connecting channels can extend essentially radially with respect to the axis of rotation. This facilitates the return of the evaporated refrigerant to the bypass.

Die Verbindungskanäle können in Umfangsrichtung um die Drehachse in einem identischen Winkelabstand ausgebildet sein. Dies sorgt für eine gleichmäßige Rückführung des verdampften Kältemittels zu dem Bypass.The connecting channels can be formed in the circumferential direction around the axis of rotation at an identical angular distance. This ensures a uniform return of the evaporated refrigerant to the bypass.

Das Trommellaufrad weist eine axiale Länge parallel zu der Drehachse auf. Dabei kann die axiale Länge derart bemessen sein, dass das Kältemittel bei Durchströmung der Kanäle und bei Drehung des Trommellaufrads in den Kanälen im Wesentlichen vollständig verdampft. Entsprechend wird das Trommellaufrad so dimensioniert, dass das Kältemittel bei Durchströmung der Kanäle verdampft und möglichst kein flüssiges Kältemittel die Schaufeln verlässt.The drum impeller has an axial length parallel to the axis of rotation. The axial length can be dimensioned in such a way that the refrigerant evaporates essentially completely in the channels when it flows through the channels and when the drum impeller rotates. Accordingly, the drum impeller is dimensioned in such a way that the refrigerant evaporates as it flows through the channels and, if possible, no liquid refrigerant leaves the blades.

Das Trommellaufrad weist einen Außendurchmesser auf. Die Schaufeln weisen jeweils eine Schaufelbreite auf. Die Schaufelbreite kann derart bemessen sein, dass das Trommellaufrad einen Saugdurchmesser in einem Bereich von 0,8 bis 0,95 des Außendurchmessers aufweist. Entsprechend ist das Trommellaufrad für große Volumenströme ausgelegt bzw. dimensioniert.The drum impeller has an outside diameter. The blades each have a blade width. The blade width can be dimensioned such that the drum impeller has a suction diameter in a range from 0.8 to 0.95 of the outer diameter. The drum impeller is designed or dimensioned accordingly for large volume flows.

Die Schaufeln können an dem zweiten axialen Ende relativ zu dem ersten axialen Ende radial nach außen geneigt sein. Beispielsweise sind die Schaufeln in einem Winkel von 1,5° bis 5° und bevorzugt 2,0° bis 4,0° radial nach außen geneigt. Die Schaufeln sind somit leicht nach außen geneigt, was zu einer Beschleunigung des Kältemittels führt und den Eintritt in die Kanäle in den Schaufeln erleichtert. Gleichzeitig führt dies zu einer Vergrößerung des Saugdurchmessers des Trommellaufrads. Durch die Schaufelneigung wird zudem angenommen, dass das Kältemittel beim Durchfließen der Kanäle keinen Druckverlust aufweist. Die Zunahme des dynamischen Druckes gleicht den statischen Druckverlust aus, so dass der Totaldruck konstant bleibt oder sogar steigt. Die benötigte Energie wird vom Antriebsmotor des Trommellaufrads aufgebracht.The blades may be inclined radially outwardly at the second axial end relative to the first axial end. For example, the blades are inclined radially outward at an angle of 1.5 ° to 5 ° and preferably 2.0 ° to 4.0 °. The blades are thus inclined slightly outwards, which leads to an acceleration of the refrigerant and facilitates entry into the channels in the blades. At the same time, this leads to an increase in the suction diameter of the drum impeller. Due to the blade inclination, it is also assumed that the refrigerant does not show any pressure loss when flowing through the channels. The increase in dynamic pressure compensates for the static pressure loss so that the total pressure remains constant or even increases. The required energy is provided by the drive motor of the drum impeller.

Die Schaufeln weisen jeweils eine Schaufelbreite auf, wobei die Kanäle jeweils eine radiale Innenabmessung aufweisen, wobei ein Verhältnis der Schaufelbreite zu der radialen Innenabmessung 5:1 bis 20:1 und bevorzugt 8:1 bis 15:1 sein kann. Dies sorgt für eine ausreichende Durchströmung der Kanäle durch das Kältemittel und somit einen guten Wärmetausch mit dem durch das Trommelrad strömenden fluiden Medium.The blades each have a blade width, the channels each having a radial inner dimension, a ratio of the blade width to the radial inner dimension being 5: 1 to 20: 1 and preferably 8: 1 to 15: 1. This ensures a sufficient flow through the channels through the refrigerant and thus a good heat exchange with the fluid medium flowing through the drum wheel.

Die Schaufeln weisen jeweils eine Schaufeldicke auf, wobei die Kanäle jeweils eine Kanalbreite in Umfangsrichtung um die Drehachse aufweisen, wobei ein Verhältnis der Schaufeldicke zu der Kanalbreite 1,1:1 bis 5:1 und bevorzugt 1,2:1 bis 3:1 sein kann. Dies sorgt für eine ausreichende Durchströmung der Kanäle durch das Kältemittel und somit einen guten Wärmetausch mit dem durch das Trommelrad strömenden fluiden Medium.The blades each have a blade thickness, the channels each having a channel width in the circumferential direction around the axis of rotation, the ratio of the blade thickness to the channel width being 1.1: 1 to 5: 1 and preferably 1.2: 1 to 3: 1 can. This ensures a sufficient flow through the channels through the refrigerant and thus a good heat exchange with the fluid medium flowing through the drum wheel.

Der ringförmige Sammelraum kann ausgebildet sein, das Kältemittel bei Drehung des Trommellaufrads zu sammeln bis es vollständig verdampft ist. Somit wird verhindert, dass flüssiges Kältemittel den Verdampfer in Richtung Verdichter verlässt. Damit kann eine Überhitzung des Kältemittels vor dem Verdichter entfallen, was eine Effizienzsteigerung des gesamten Kältemittelkreislaufs zur Folge hat.The annular collecting space can be designed to collect the refrigerant when the drum impeller rotates until it has completely evaporated. This prevents liquid refrigerant from leaving the evaporator in the direction of the compressor. This means that there is no need to overheat the refrigerant upstream of the compressor, which increases the efficiency of the entire refrigerant circuit.

Weiterhin wird eine Wärmepumpe oder Kältemaschine vorgeschlagen, die einen Verdampfer gemäß einer der vorstehenden Ausführungen und eine Antriebsvorrichtung zum Antreiben des Verdampfers, insbesondere zum Drehen des Trommellaufrads um die Drehachse, umfasst. Damit wird eine effiziente und geräuscharme Wärmepumpe bzw. Kältemaschine vorgeschlagen. Die Energieaufnahme des Trommellaufrads vom Elektromotor kann des Weiteren zur Füllstandsregelung im Trommellaufrad genutzt werden. Das Prinzip ist ähnlich dem eines Schwungradspeichers. Ist das Masseträgheitsmoment des leeren rotierenden Verdampfers bekannt, so kann die zusätzliche Masse der Flüssigkeit in den Schaufeln ermittelt werden. Der Motor wirkt dabei für einen definierten Zeitraum als Generator. Über das Verhältnis von Änderung der Drehzahl zu aufgebrachter Energie kann der Füllstand bestimmt werden.Furthermore, a heat pump or refrigeration machine is proposed which comprises an evaporator according to one of the preceding statements and a drive device for driving the evaporator, in particular for rotating the drum impeller about the axis of rotation. An efficient and low-noise heat pump or refrigeration machine is thus proposed. The energy consumption of the drum impeller from the electric motor can also be used to control the level in the drum impeller. The principle is similar to that of a flywheel accumulator. If the mass moment of inertia of the empty rotating evaporator is known, the additional mass of the liquid in the blades can be determined. The motor acts as a generator for a defined period of time. The fill level can be determined from the ratio of the change in speed to the energy applied.

Ein Grundgedanke der vorliegenden Erfindung ist die Geometrie des Verdampfers als Radiallüfter mit Trommelläufer auszuführen, so dass sie bei Rotation einen Luftstrom fördert.A basic idea of the present invention is to design the geometry of the evaporator as a radial fan with a drum rotor, so that it conveys an air flow when it rotates.

Zusammenfassend umfasst die vorliegende Offenbarung die folgenden Ausführungsformen:

Ausführungsform 1: Verdampfer für eine Wärmepumpe oder Kältemaschine, insbesondere Kompressionskältemaschine, umfassend:
- ein Trommellaufrad, das eine Drehachse definiert, wobei das Trommellaufrad mehrere Schaufeln und einen Bypass aufweist, wobei die Schaufeln bezüglich der Drehachse radial orientiert sind, wobei die Schaufeln bezüglich der Drehachse ein erstes axiales Ende und
- ein zweites axiales Ende aufweisen, das von dem ersten axialen Ende beanstandet ist,
- wobei in den Schaufeln mehrere Kanäle ausgebildet sind, die sich jeweils von dem ersten axialen Ende zu dem zweiten axialen Ende erstrecken, wobei der Bypass koaxial zu der Drehachse ausgebildet ist
- eine Bodenplatte, die einen Einlass für ein Kältemittel und einen mit dem Einlass verbundenen Trennraum aufweist, wobei die Bodenplatte derart mit dem Trommellaufrad verbunden ist, dass der Trennraum mit den Kanälen an dem ersten axialen Ende der Schaufeln und dem Bypass fluidverbunden ist, und
- einen Deckel, der einen Auslass für das Kältemittel, einen im Wesentlichen ringförmigen Sammelraum und Verbindungskanäle aufweist, wobei der Auslass mittels der Verbindungskanäle mit dem Sammelraum verbunden ist, wobei der Deckel derart mit dem Trommellaufrad verbunden ist, dass der Sammelraum mit den Kanälen an dem zweiten axialen Ende der Schaufeln fluidverbunden ist und die Verbindungskanäle mit dem Bypass fluidverbunden sind.
Ausführungsform 2: Verdampfer nach der vorhergehenden Ausführungsform, wobei die Schaufeln gekrümmt sind.
Ausführungsform 3: Verdampfer nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die Schaufeln vorwärtsgekrümmt sind.
Ausführungsform 4: Verdampfer nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schaufeln eine Krümmung in einem Bereich von 20° bis 60° und bevorzugt 25° bis 50° aufweisen.
Ausführungsform 5: Verdampfer nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei der Einlass koaxial zu der Drehachse ausgebildet ist und/oder der Auslass koaxial zu der Drehachse ausgebildet ist.
Ausführungsform 6: Verdampfer nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei der Trennraum ausgebildet ist, das Kältemittel in einen flüssigen Anteil und einen gasförmigen Anteil zu trennen, wobei der Trennraum eingerichtet ist, den flüssigen Anteil den Kanälen zuzuführen und den gasförmigen Anteil dem Bypass zuzuführen.
Ausführungsform 7: Verdampfer nach der vorhergehenden Ausführungsform, wobei der Trennraum konisch angeordnete Löcher aufweist, mittels derer das Kältemittel in einen flüssigen Anteil und einen gasförmigen Anteil trennbar ist.
Ausführungsform 8: Verdampfer nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei sich die Kanäle gerade von dem ersten axialen Ende zu dem zweiten axialen Ende erstrecken.
Ausführungsform 9: Verdampfer nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei sich die Kanäle parallel zu der Drehachse von dem ersten axialen Ende zu dem zweiten axialen Ende erstrecken.
Ausführungsform 10: Verdampfer nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die Bodenplatte und der Deckel derart mit dem Trommellaufrad verbunden sind, dass die Bodenplatte und der Deckel integral mit dem Trommellaufrad um die Drehachse drehbar sind.
Ausführungsform 11: Verdampfer nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei sich die Verbindungskanäle im Wesentlichen radial bezüglich der Drehachse erstrecken.
Ausführungsform 12: Verdampfer nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die Verbindungskanäle in Umfangsrichtung um die Drehachse in einem identischen Winkelabstand ausgebildet sind.
Ausführungsform 13: Verdampfer nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei das Trommellaufrad eine axiale Länge parallel zu der Drehachse aufweist, wobei die axiale Länge derart bemessen ist, dass das Kältemittel bei Durchströmung der Kanäle und bei Drehung des Trommellaufrads in den Kanälen im Wesentlichen vollständig verdampft.
Ausführungsform 14: Verdampfer nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei das Trommellaufrad einen Außendurchmesser aufweist, wobei die Schaufeln jeweils eine Schaufelbreite aufweisen, wobei die Schaufelbreite derart bemessen ist, dass das Trommellaufrad einen Saugdurchmesser in einem Bereich von 0,8 bis 0,95 des Außendurchmessers aufweist.
Ausführungsform 15: Verdampfer nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die Schaufeln an dem zweiten axialen Ende relativ zu dem ersten axialen Ende radial nach außen geneigt sind.
Ausführungsform 16: Verdampfer nach der vorhergehenden Ausführungsform, wobei die Schaufeln in einem Winkel von 1,5° bis 5° und bevorzugt 2,0° bis 4,0° radial nach außen geneigt sind.
Ausführungsform 17: Verdampfer nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die Schaufeln jeweils eine Schaufelbreite aufweisen, wobei die Kanäle jeweils eine radiale Innenabmessung aufweisen, wobei ein Verhältnis der Schaufelbreite zu der radialen Innenabmessung 5:1 bis 20:1 und bevorzugt 8:1 bis 15:1 ist.
Ausführungsform 18: Verdampfer nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die Schaufeln jeweils eine Schaufeldicke aufweisen, wobei die Kanäle jeweils eine Kanalbreite in Umfangsrichtung um die Drehachse aufweisen, wobei ein Verhältnis der Schaufeldicke zu der Kanalbreite 1,1:1 bis 5:1 und bevorzugt 1,2:1 bis 3:1 ist.
Ausführungsform 19: Verdampfer nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei der ringförmige Sammelraum ausgebildet ist, das Kältemittel bei Drehung des Trommellaufrads zu sammeln bis es vollständig verdampft ist.
Ausführungsform 20: Wärmepumpe oder Kältemaschine, umfassend einen Verdichter nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen und eine Antriebsvorrichtung zum Antreiben des Verdampfers, insbesondere zum Drehen des Trommellaufrads um die Drehachse.

In summary, the present disclosure includes the following embodiments:

Embodiment 1: evaporator for a heat pump or refrigeration machine, in particular a compression refrigeration machine, comprising:
- a drum impeller defining an axis of rotation, the drum impeller having a plurality of blades and a bypass, the blades being radially oriented with respect to the axis of rotation, the blades having a first axial end with respect to the axis of rotation and
- have a second axial end spaced from the first axial end,
- wherein a plurality of channels are formed in the blades, each of which extends from the first axial end to the second axial end, the bypass being formed coaxially to the axis of rotation
- a bottom plate having an inlet for a refrigerant and a separation space connected to the inlet, the bottom plate being connected to the drum impeller in such a way that the separation space is fluidly connected to the channels at the first axial end of the blades and the bypass, and
- a cover which has an outlet for the refrigerant, a substantially annular collecting space and connecting channels, the outlet being connected to the collecting space by means of the connecting channels, the cover being connected to the drum impeller in such a way that the collecting space with the channels on the second axial end of the blades is fluidly connected and the connecting channels are fluidly connected to the bypass.
Embodiment 2: The evaporator according to the previous embodiment, wherein the blades are curved.
Embodiment 3: Evaporator according to one of the preceding embodiments, wherein the blades are curved forward.
Embodiment 4: evaporator according to one of the two preceding claims, wherein the blades have a curvature in a range from 20 ° to 60 ° and preferably 25 ° to 50 °.
Embodiment 5: evaporator according to one of the preceding embodiments, wherein the inlet is formed coaxially to the axis of rotation and / or the outlet is formed coaxially to the axis of rotation.
Embodiment 6: Evaporator according to one of the preceding embodiments, wherein the separation space is designed to separate the refrigerant into a liquid component and a gaseous component, wherein the separation space is designed to supply the liquid component to the channels and supply the gaseous component to the bypass.
Embodiment 7: Evaporator according to the preceding embodiment, the separation space having conically arranged holes by means of which the refrigerant can be separated into a liquid part and a gaseous part.
Embodiment 8: The evaporator according to one of the preceding embodiments, wherein the channels extend straight from the first axial end to the second axial end.
Embodiment 9: The evaporator according to one of the preceding embodiments, wherein the channels extend parallel to the axis of rotation from the first axial end to the second axial end.
Embodiment 10: Evaporator according to one of the preceding embodiments, wherein the base plate and the cover are connected to the drum impeller in such a way that the base plate and the cover can be rotated integrally with the drum impeller about the axis of rotation.
Embodiment 11: evaporator according to one of the preceding embodiments, wherein the connecting channels extend essentially radially with respect to the axis of rotation.
Embodiment 12: evaporator according to one of the preceding embodiments, wherein the connecting channels in the circumferential direction around the Axis of rotation are formed at an identical angular distance.
Embodiment 13: Evaporator according to one of the preceding embodiments, wherein the drum impeller has an axial length parallel to the axis of rotation, the axial length being dimensioned such that the refrigerant evaporates essentially completely when flowing through the channels and when rotating the drum impeller in the channels.
Embodiment 14: Evaporator according to one of the preceding embodiments, wherein the drum impeller has an outer diameter, the blades each having a blade width, the blade width being dimensioned such that the drum impeller has a suction diameter in a range from 0.8 to 0.95 of the outer diameter having.
Embodiment 15: The evaporator according to one of the preceding embodiments, wherein the blades at the second axial end are inclined radially outward relative to the first axial end.
Embodiment 16: Evaporator according to the preceding embodiment, the blades being inclined radially outward at an angle of 1.5 ° to 5 ° and preferably 2.0 ° to 4.0 °.
Embodiment 17: Evaporator according to one of the preceding embodiments, the blades each having a blade width, the channels each having a radial inner dimension, a ratio of the blade width to the radial inner dimension being 5: 1 to 20: 1 and preferably 8: 1 to 15 : 1 is.
Embodiment 18: Evaporator according to one of the preceding embodiments, the blades each having a blade thickness, the channels each having a channel width in the circumferential direction around the axis of rotation, a ratio of the blade thickness to the channel width 1.1: 1 to 5: 1 and preferably 1.2: 1 to 3: 1.
Embodiment 19: Evaporator according to one of the preceding embodiments, wherein the annular collecting space is designed to collect the refrigerant when the drum impeller rotates until it has completely evaporated.
Embodiment 20: heat pump or refrigeration machine, comprising a compressor according to one of the preceding embodiments and a drive device for driving the evaporator, in particular for rotating the drum impeller about the axis of rotation.

FigurenlisteFigure list

Weitere optionale Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele, welche in den Figuren schematisch dargestellt sind.Further optional details and features of the invention emerge from the following description of preferred exemplary embodiments, which are shown schematically in the figures.

Es zeigen:

1 eine Seitenansicht eines Verdampfers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
2 eine Querschnittsansicht des Verdampfers,
3 eine perspektivische Explosionsansicht des Verdampfers,
4 eine Querschnittsansicht einer Schaufel,
5 eine Unteransicht des Verdampfers,
6 eine Draufsicht des Verdampfers,
7 eine Draufsicht auf ein Bodenplattenunterteil,
8 eine Seitenansicht des Bodenplattenunterteils,
9 eine Draufsicht auf ein Bodenplattenoberteil,
10 eine Querschnittsansicht des Bodenplattenoberteils,
11 eine Draufsicht auf ein Deckelunterteil,
12 eine Seitenansicht des Deckelunterteils,
13 eine Draufsicht auf ein Deckeloberteil,
14 eine Seitenansicht des Deckeloberteils und
15 ein Fließbild des Verdampfers.

Show it:

1 a side view of an evaporator according to an embodiment of the present invention,
2 a cross-sectional view of the evaporator,
3 a perspective exploded view of the evaporator,
4th a cross-sectional view of a blade,
5 a bottom view of the evaporator,
6th a top view of the evaporator,
7th a top view of a base plate lower part,
8th a side view of the base plate lower part,
9 a top view of a base plate upper part,
10 a cross-sectional view of the base plate upper part,
11 a top view of a lid lower part,
12th a side view of the lower part of the lid,
13th a top view of an upper part of the lid,
14th a side view of the upper part of the lid and
15th a flow sheet of the evaporator.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

1 zeigt eine Seitenansicht eines Verdampfers 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 2 zeigt eine Querschnittsansicht des Verdampfers 10. 3 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht des Verdampfers 10. Der Verdampfer 10 ist zur Verwendung in Verbindung mit einer Wärmepumpe oder Kältemaschine, insbesondere einer Kompressionskältemaschine, ausgebildet. Entsprechend kann der Verdampfer 10 Teil einer Wärmepumpe oder Kältemaschine sein. Der Verdampfer 10 weist ein Trommellaufrad 12 auf. Das Trommellaufrad 12 definiert eine Drehachse 14. Das Trommellaufrad 12 ist um die Drehachse 14 drehbar bzw. rotierbar. Das Trommellaufrad 12 ist im Wesentlichen kreiszylindrisch ausgebildet. Das Trommellaufrad 12 ist insbesondere rotationssymmetrisch um die Drehachse 14 ausgebildet. Das Trommellaufrad 12 weist mehrere Schaufeln 16 auf. Die Schaufeln 16 sind bezüglich der Drehachse 14 radial orientiert. Lediglich beispielhaft weist das Trommellaufrad 12 eine Anzahl von 36 Schaufeln 16 auf, die in Umfangsrichtung um die Drehachse 14 gleichmäßig voneinander beabstandet sind. Die Schaufeln 16 weisen bezüglich der Drehachse 14 ein erstes axiales Ende 18 und ein zweites axiales Ende 20 auf. Das zweite Ende 20 ist von dem ersten axialen Ende 18 beabstandet. Die Schaufeln 16 sind an dem zweiten axialen Ende 20 relativ zu dem ersten axialen Ende 18 radial nach außen geneigt. Insbesondere sind die Schaufeln 16 in einem Winkel α von 1,5° bis 5° und bevorzugt 2,0° bis 4,0° radial nach außen geneigt, wie beispielsweise in einem Winkel α von 3,0°. Das Trommellaufrad 12 weist weiterhin einen Bypass 22 auf. Der Bypass 22 ist koaxial zu der Drehachse 14 ausgebildet. Wie in 3 weiterhin zu erkennen ist, sind die Schaufeln 16 gekrümmt. Insbesondere sind die Schaufeln 16 vorwärtsgekrümmt. So weisen die Schaufeln 16 eine Krümmung in einem Bereich von 20° bis 60° und bevorzugt 25° bis 50° auf, beispielsweise 40°. 1 Figure 3 shows a side view of an evaporator 10 according to an embodiment of the present invention. 2 Figure 3 shows a cross-sectional view of the evaporator 10 . 3 Figure 11 shows an exploded perspective view of the evaporator 10 . The vaporizer 10 is designed for use in connection with a heat pump or refrigeration machine, in particular a compression refrigeration machine. The evaporator can accordingly 10 Be part of a heat pump or chiller. The vaporizer 10 has a drum impeller 12th on. The drum impeller 12th defines an axis of rotation 14th . The drum impeller 12th is around the axis of rotation 14th rotatable or rotatable. The drum impeller 12th is essentially circular-cylindrical. The drum impeller 12th is in particular rotationally symmetrical about the axis of rotation 14th educated. The drum impeller 12th has several blades 16 on. The shovels 16 are with respect to the axis of rotation 14th oriented radially. The drum impeller 12th a number of 36 blades 16 on, in the circumferential direction around the axis of rotation 14th are evenly spaced from each other. The shovels 16 point with respect to the axis of rotation 14th a first axial end 18th and a second axial end 20th on. The second ending 20th is from the first axial end 18th spaced. The shovels 16 are at the second axial end 20th relative to the first axial end 18th inclined radially outward. In particular are the blades 16 inclined radially outward at an angle α of 1.5 ° to 5 ° and preferably 2.0 ° to 4.0 °, such as, for example, at an angle α of 3.0 °. The drum impeller 12th still has a bypass 22nd on. The bypass 22nd is coaxial with the axis of rotation 14th educated. As in 3 can still be seen are the blades 16 curved. In particular are the blades 16 curved forward. So point the shovels 16 a curvature in a range from 20 ° to 60 ° and preferably 25 ° to 50 °, for example 40 °.

4 zeigt eine Querschnittsansicht einer Schaufel 16. Zur Vereinfachung der nachfolgenden Erläuterungen ist die Schaufel 16 in 4 als nicht gekrümmt dargestellt. In den Schaufeln 16 sind jeweils mehrere Kanäle 24 ausgebildet. Die Kanäle 24 erstrecken sich jeweils von dem ersten axialen Ende 18 zu dem zweiten axialen Ende 20. Insbesondere erstrecken sich die Kanäle 24 gerade und im Wesentlichen parallel zu der Drehachse 14 von dem ersten axialen Ende 18 zu dem zweiten axialen Ende 20. Unter einer im Wesentlichen parallelen Erstreckung der Kanäle 24 bezüglich der Drehachse 14 kann dabei eine Erstreckung mit einer Abweichung von einer exakt parallelen Erstreckung von nicht mehr als 10° und bevorzugt nicht mehr als 5° verstanden werden. Lediglich beispielhaft weisen die Schaufeln 16 jeweils neun Kanäle 24 auf. Entsprechend können auch mehr oder weniger als neun Kanäle 24 vorgesehen sein. 4th Figure 10 shows a cross-sectional view of a blade 16 . To simplify the explanations below, the shovel is 16 in 4th shown as not curved. In the shovels 16 are each multiple channels 24 educated. The channels 24 each extend from the first axial end 18th to the second axial end 20th . In particular, the channels extend 24 straight and substantially parallel to the axis of rotation 14th from the first axial end 18th to the second axial end 20th . With a substantially parallel extension of the channels 24 with respect to the axis of rotation 14th can be understood to mean an extension with a deviation from an exactly parallel extension of not more than 10 ° and preferably not more than 5 °. The blades are only exemplary 16 nine channels each 24 on. Correspondingly, more or less than nine channels can also be used 24 be provided.

5 zeigt eine Unteransicht des Verdampfers10. 6 zeigt eine Draufsicht des Verdampfers 10. Das Trommellaufrad 12 weist einen Außendurchmesser 26 auf. Die Schaufeln 16 weisen jeweils eine Schaufelbreite 28 auf. Die Schaufelbreite 28 ist derart bemessen, dass das Trommellaufrad 12 einen Saugdurchmesser 30 in einem Bereich von Faktor 0,8 bis 0,95 des Außendurchmessers 26 aufweist, beispielsweise 0,80. Für dieses Beispiel des Saugdurchmessers 30 von Faktor 0,80 des Außendurchmessers 26 ist der Außendurchmesser 26 um einen Faktor 10 größer als die Schaufelbreite 28. Unter einem Saugdurchmesser 30 kann der durch eine Zufuhr- oder Ansaugöffnung des Trommellaufrads 12 bzw. Verdampfers 10 definierte Durchmesser verstanden werden. 5 FIG. 10 shows a bottom view of the evaporator 10. 6th Figure 3 shows a top view of the evaporator 10 . The drum impeller 12th has an outside diameter 26th on. The shovels 16 each have a blade width 28 on. The blade width 28 is dimensioned so that the drum impeller 12th a suction diameter 30th in a range from a factor of 0.8 to 0.95 of the outer diameter 26th has, for example 0.80. For this example the suction diameter 30th by a factor of 0.80 of the outer diameter 26th is the outside diameter 26th by a factor 10 larger than the blade width 28 . Below a suction diameter 30th can be through a feed or suction opening of the drum impeller 12th or evaporator 10 defined diameter are understood.

Die Kanäle 24 weisen jeweils eine radiale Innenabmessung 32 auf. Ein Verhältnis der Schaufelbreite 28 zu der radialen Innenabmessung 32 ist 5:1 bis 20:1 und bevorzugt 8:1 bis 15:1, beispielsweise 9:1. Es wird explizit betont, dass die radialen Innenabmessungen 32 der Kanäle 24 identisch sein oder sich voneinander unterscheiden können. Die Schaufeln 16 weisen jeweils eine Schaufeldicke 34 auf. Die Kanäle 24 weisen jeweils eine Kanalbreite 36 in Umfangsrichtung um die Drehachse 14 auf. Ein Verhältnis der Schaufeldicke 34 zu der Kanalbreite 36 ist 1,1:1 bis 5:1 und bevorzugt 1,2:1 bis 3:1, beispielsweise 2,0:1. Es wird explizit betont, dass die Kanalbreiten 36 der Kanäle 24 identisch sein oder sich voneinander unterscheiden können.The channels 24 each have a radial inner dimension 32 on. A ratio of the blade width 28 to the radial inner dimension 32 is 5: 1 to 20: 1 and preferably 8: 1 to 15: 1, for example 9: 1. It is explicitly emphasized that the radial inner dimensions 32 of the channels 24 can be identical or different from one another. The shovels 16 each have a blade thickness 34 on. The channels 24 each have a channel width 36 in the circumferential direction around the axis of rotation 14th on. A ratio of the blade thickness 34 to the channel width 36 is 1.1: 1 to 5: 1 and preferably 1.2: 1 to 3: 1, for example 2.0: 1. It is explicitly emphasized that the channel widths 36 of the channels 24 can be identical or different from one another.

Wie in 1 und 2 zu erkennen ist, weist der Verdampfer 10 weiterhin eine Bodenplatte 38 auf. Die Bodenplatte 38 kann zweiteilig ausgebildet sein. So weist die Bodenplatte 38 beispielsweise ein Bodenplattenunterteil 40 und ein Bodenplattenoberteil 42 auf, wie nachstehend ausführlicher erläutert wird. Das Bodenplattenunterteil 40 und das Bodenplattenoberteil 42 sind fest miteinander verbunden. 7 zeigt eine Draufsicht eines Bodenplattenunterteils 40. 8 zeigt eine Seitenansicht des Bodenplattenunterteils 40. 9 zeigt eine Draufsicht auf ein Bodenplattenoberteil 42. 10 zeigt eine Querschnittsansicht des Bodenplattenoberteils 42. Die Bodenplatte 38 weist einen Einlass 44 für ein Kältemittel auf. Der Einlass 44 ist koaxial zu der Drehachse 14 ausgebildet. Insbesondere ist der Einlass 44 zentrisch in dem Bodenplattenunterteil 40 der Bodenplatte 38 angeordnet bzw. ausgebildet. Die Bodenplatte 38 weist weiterhin einen Trennraum 46 auf. Der Trennraum 46 ist mit dem Einlass 44 verbunden, insbesondere fluidverbunden. Der Trennraum 46 ist in dem Bodenplattenunterteil 40 ausgebildet und wird von dem Bodenplattenoberteil 42 abgedeckt bzw. verschlossen. Die Bodenplatte 38 ist derart mit dem Trommellaufrad 12 verbunden, dass der Trennraum 46 mit den Kanälen 24 an dem ersten axialen Ende 18 der Schaufeln 16 und dem Bypass 22 fluidverbunden ist. Zu diesem Zweck sind im dem Bodenplattenoberteil 42 Aufnahmen 48 ausgebildet, in die die Schaufeln 16 eingesteckt sind. Die Aufnahmen 48 sind als Durchgangslöcher ausgebildet. Der Trennraum 46 ist ausgebildet, das Kältemittel in einen flüssigen Anteil und einen gasförmigen Anteil zu trennen. Weiterhin ist der Trennraum 46 eingerichtet, den flüssigen Anteil den Kanälen 24 zuzuführen und den gasförmigen Anteil dem Bypass 22 zuzuführen. Zu diesem Zweck weist der Trennraum 46 konisch angeordnete Löcher 50 auf, mittels derer das Kältemittel in einen flüssigen Anteil und einen gasförmigen Anteil trennbar ist. Die Löcher 50 sind in dem Bodenplattenoberteil 42 ausgebildet. Die Löcher 50 erstrecken sich dabei derart, dass eine Konusspitze der konischen Anordnung von dem Einlass 44 wegweist bzw. diesem abgewandt ist. Entsprechend erstrecken sich die Löcher 50 relativ zu der Drehachse 14 geneigt.As in 1 and 2 can be seen, the evaporator points 10 furthermore a base plate 38 on. The bottom plate 38 can be designed in two parts. So shows the base plate 38 for example a base plate lower part 40 and a bottom plate top 42 as explained in more detail below. The bottom part of the base plate 40 and the base plate top 42 are firmly connected to each other. 7th shows a plan view of a floor panel lower part 40 . 8th shows a side view of the base plate lower part 40 . 9 shows a plan view of a base plate upper part 42 . 10 Figure 3 shows a cross-sectional view of the floor panel top 42 . The bottom plate 38 has an inlet 44 for a refrigerant. The inlet 44 is coaxial with the axis of rotation 14th educated. In particular is the inlet 44 centrally in the base plate lower part 40 the base plate 38 arranged or formed. The bottom plate 38 furthermore has a separating space 46 on. The separation space 46 is with the inlet 44 connected, in particular fluid-connected. The separation space 46 is in the base plate 40 formed and is from the bottom plate upper part 42 covered or closed. The bottom plate 38 is so with the drum impeller 12th connected that the separation space 46 with the channels 24 at the first axial end 18th of the shovels 16 and the bypass 22nd is fluid-connected. For this purpose are in the base plate upper part 42 Recordings 48 formed into which the blades 16 are plugged in. The recordings 48 are designed as through holes. The separation space 46 is designed to separate the refrigerant into a liquid part and a gaseous part. Furthermore, there is the separation space 46 set up the liquid portion of the channels 24 feed and the gaseous portion of the bypass 22nd to feed. For this purpose, the separation space 46 conically arranged holes 50 by means of which the refrigerant can be separated into a liquid part and a gaseous part. The holes 50 are in the base plate top 42 educated. The holes 50 extend in such a way that a cone tip of the conical arrangement extends from the inlet 44 points away or is turned away from it. The holes extend accordingly 50 relative to the axis of rotation 14th inclined.

Wie in 1 und 2 zu erkennen ist, weist der Verdampfer 10 weiterhin einen Deckel 52 auf. Der Deckel 52 kann zweiteilig ausgebildet sein. So weist der Deckel 52 beispielsweise ein ringförmiges Deckelunterteil 54 und ein ringförmiges Deckeloberteil 56 auf, wie nachstehend ausführlicher erläutert wird. Das Deckelunterteil 54 und das Deckeloberteil 56 sind fest miteinander verbunden. Der Deckel 52 weist einen Auslass 58 für das Kältemittel auf. Der Auslass 58 ist koaxial zu der Drehachse 14 ausgebildet. Insbesondere ist der Auslass 58 zentrisch in dem Deckel 52 angeordnet bzw. ausgebildet. Der Deckel 52 weist weiterhin einen im Wesentlichen ringförmigen Sammelraum 60 und Verbindungskanäle 62 auf. Der Auslass 58 ist mittels der Verbindungskanäle 62 mit dem Sammelraum 60 verbunden, insbesondere fluidverbunden. Die Verbindungskanäle 62 erstrecken sich im Wesentlichen radial bezüglich der Drehachse 14. Unter einer im Wesentlichen radialen Erstreckung der Verbindungskanäle 62 bezüglich der Drehachse 14 kann dabei eine Erstreckung mit einer Abweichung von einer exakt radialen Erstreckung von nicht mehr als 10 ° und bevorzugt nicht mehr als 5° verstanden werden. Die Verbindungskanäle 62 sind in Umfangsrichtung um die Drehachse 14 in einem identischen Winkelabstand ausgebildet. Lediglich beispielhaft weist der Deckel 52 vier in Umfangsrichtung gleichmäßig voneinander beabstandete Verbindungskanäle 62 auf. Der Sammelraum 60 wird von dem Deckelunterteil 54 und dem Deckeloberteil 56 begrenzt.As in 1 and 2 can be seen, the evaporator points 10 furthermore a lid 52 on. The lid 52 can be designed in two parts. So shows the lid 52 for example an annular lower cover part 54 and an annular top cover part 56 as explained in more detail below. The lower part of the lid 54 and the upper part of the lid 56 are firmly connected to each other. The lid 52 has an outlet 58 for the refrigerant. The outlet 58 is coaxial with the axis of rotation 14th educated. In particular is the outlet 58 centrally in the lid 52 arranged or formed. The lid 52 furthermore has a substantially annular collecting space 60 and connection channels 62 on. The outlet 58 is by means of the connecting channels 62 with the collecting room 60 connected, in particular fluid-connected. The connecting channels 62 extend essentially radially with respect to the axis of rotation 14th . Below a substantially radial extension of the connecting channels 62 with respect to the axis of rotation 14th can be understood to mean an extension with a deviation from an exactly radial extension of not more than 10 ° and preferably not more than 5 °. The connecting channels 62 are in the circumferential direction around the axis of rotation 14th formed at an identical angular distance. The cover shows only by way of example 52 four connecting channels evenly spaced from one another in the circumferential direction 62 on. The collecting room 60 is from the lower part of the lid 54 and the upper part of the lid 56 limited.

11 zeigt eine Draufsicht auf ein Deckelunterteil 54. 12 eine Seitenansicht des Deckelunterteils 54. 13 zeigt eine Draufsicht auf ein Deckeloberteil 56. 14 zeigt eine Seitenansicht des Deckeloberteils 56. Der Deckel 52 ist derart mit dem Trommellaufrad 12 verbunden, dass der Sammelraum 60 mit den Kanälen 24 an dem zweiten axialen Ende 20 der Schaufeln 16 fluidverbunden ist und die Verbindungskanäle 62 mit dem Bypass 22 an den Auslass 58 angrenzend fluidverbunden sind. Zu diesem Zweck sind im dem Deckelunterteil 54 Aufnahmen 64 ausgebildet, in die die Schaufeln 16 eingesteckt sind. Die Aufnahmen 64 sind als Durchgangslöcher ausgebildet. Weiterhin weist das Deckelunterteil 54 einen ringförmigen Wandabschnitt 66 auf. Der ringförmige Wandabschnitt 66 steht von dem Deckelunterteil 54 vor. Der ringförmige Wandabschnitt 66 definiert eine zentrisch angeordnete Zufuhröffnung 68 für ein dem Verdampfer 10 zuzuführendes und zu kühlendes fluides Medium. In dem ringförmigen Wandabschnitt 66 sind weiterhin Öffnungen 70 ausgebildet, in die die Verbindungskanäle 62 eingesteckt sind. Beispielsweise sind die Verbindungskanäle 62 als Rohre ausgebildet. Der Deckel 52 weist weiterhin eine gekrümmte Außenfläche 72 auf. Die Außenfläche 72 ist derart gekrümmt, dass sich der Deckel 52 in einer Richtung von dem Trommellaufrad 12 weg gesehen verjüngt. Die Außenfläche 72 befindet sich an dem Deckeloberteil 56. 11 shows a plan view of a lower cover part 54 . 12th a side view of the lower part of the lid 54 . 13th shows a plan view of an upper part of the lid 56 . 14th shows a side view of the upper part of the lid 56 . The lid 52 is so with the drum impeller 12th connected that the plenum 60 with the channels 24 at the second axial end 20th of the shovels 16 is fluid-connected and the connecting channels 62 with the bypass 22nd to the outlet 58 are adjoining fluid-connected. For this purpose are in the lower part of the lid 54 Recordings 64 formed into which the blades 16 are plugged in. The recordings 64 are designed as through holes. Furthermore, the lower part of the cover 54 an annular wall portion 66 on. The annular wall section 66 stands from the lower part of the lid 54 in front. The annular wall section 66 defines a centrally arranged feed opening 68 for a vaporizer 10 Fluid medium to be supplied and cooled. In the annular wall section 66 are still openings 70 formed into which the connecting channels 62 are plugged in. For example, the connection channels 62 designed as tubes. The lid 52 furthermore has a curved outer surface 72 on. The outside surface 72 is curved so that the lid 52 in one direction from the drum impeller 12th rejuvenated seen away. The outside surface 72 is located on the upper part of the lid 56 .

Die Bodenplatte 38 und der Deckel 52 sind insbesondere derart mit dem Trommellaufrad 12 verbunden, dass die Bodenplatte 38 und der Deckel 52 integral mit dem Trommellaufrad 12 um die Drehachse 14 drehbar sind. Der ringförmige Sammelraum 60 ist ausgebildet, das Kältemittel bei Drehung des Trommellaufrads 12 zu sammeln bzw. zu speichern bis es vollständig verdampft ist. Das Trommellaufrad 12 weist eine axiale Länge 74 (1) parallel zu der Drehachse 14 auf, die derart bemessen ist, dass das Kältemittel bei Durchströmung der Kanäle 24 und bei Drehung des Trommellaufrads 12 in den Kanälen 24 im Wesentlichen vollständig verdampft. Unter einer im Wesentlichen vollständigen Verdampfung kann eine Verdampfung von mindestens 80 %, bevorzugt mindestens 85 % und noch bevorzugter mindestens 90 % des in den Kanälen 24 befindlichen Kältemittels verstanden werden.The bottom plate 38 and the lid 52 are particularly so with the drum impeller 12th connected that the bottom plate 38 and the lid 52 integral with the drum impeller 12th around the axis of rotation 14th are rotatable. The annular collecting space 60 is formed, the refrigerant when rotating the drum impeller 12th to collect or store until it is completely evaporated. The drum impeller 12th has an axial length 74 ( 1 ) parallel to the axis of rotation 14th on, which is dimensioned such that the refrigerant flows through the channels 24 and when the drum impeller rotates 12th in the channels 24 essentially completely evaporated. Substantially complete evaporation can include evaporation of at least 80%, preferably at least 85%, and even more preferably at least 90% of that in the channels 24 the refrigerant located.

15 zeigt ein Fließbild des Verdampfers 10. Nachstehend wird die Funktionsweise des Verdampfers 10 anhand der 15 näher erläutert. Der Verdampfer 10 kann Teil einer Wärmepumpe oder Kältemaschine 100 sein. Da die grundsätzliche Funktionsweise einer Wärmepumpe oder Kältemaschine und der Kreislauf des Kältemittels darin an sich bekannt sind, wird nachstehend nur auf die Besonderheiten im Zusammenhang mit dem Verdampfer 10 der vorliegenden Erfindung eingegangen. Die Wärmepumpe 100 weist eine Antriebsvorrichtung 102 zum Antreiben des Verdampfers 10, insbesondere zum Drehen des Trommellaufrads 12 um die Drehachse 14, auf. Die Antriebsvorrichtung 102 ist beispielsweise ein Motor. Der Einlass 44 des Verdampfers 10 ist mit einem Expansionsventil 104 verbunden, insbesondere fluidverbunden. Der Verdampfer 10 wird von der Antriebsvorrichtung 102 zum Drehen angetrieben. Dabei dreht oder rotiert das Trommellaufrad 12 um die Drehachse 14. Das Kältemittel wird nach der Expansion durch das Expansionsventil 104 mittels des Einlasses 44 dem Verdampfer 10 zugeführt. Das Kältemittel gelangt dabei in den Trennraum 46 in der Bodenplatte 38. In der Praxis ist das Kältemittel nach der Expansion nicht vollständig verflüssigt, sondern besteht aus einer Mischung aus flüssigen Kältemittel und gasförmigen Kältemittel, beispielsweise im Verhältnis 80:20. Durch die Rotation des Verdampfers 10 wird auch die Bodenplatte 38 rotiert. Bedingt durch die dabei entstehenden Zentrifugalkräfte, die durch einen Pfeil 106 angedeutet sind, wird das Kältemittel in einen flüssigen Anteil und einen gasförmigen Anteil getrennt. Der flüssige Anteil bewegt sich aufgrund der höheren Dichte im Vergleich zu dem gasförmigen Anteil radial nach außen. Der gasförmige Anteil des Kältemittels wird über die konisch angeordneten Löcher 50 des Bodenplattenoberteils 42 dem Bypass 22 zugeführt und strömt über den Deckel 52 und den Auslass 58 in Richtung eines nicht näher gezeigten Verdichters der Wärmepumpe oder Kältemaschine 100. Der flüssige Anteil des Kältemittels gelangt aus dem Trennraum 46 an dem ersten axialen Ende 18 in die Kanäle 22 in den Schaufeln 16. Durch die Rotation des Trommellaufrads 12 wird zeitgleich ein zu kühlendes fluides Medium, wie beispielsweise Luft, durch die Zuführöffnung 68 angesaugt, gelangt ins Innere des Trommellaufrads 12, strömt entlang der Schaufeln 16 und wird anschließend in radialer Richtung bezüglich der Drehachse 14 aus dem Trommellaufrad 12 hinausbefördert. Beim Überströmen der Schaufeln 16 findet ein Wärmeaustausch zwischen dem fluiden Medium und dem Kältemittel statt. So wird das fluide Medium abgekühlt während das Kältemittel in den Kanälen 24 im Wesentlichen vollständig verdampft. Das Kältemittel verlässt dann die Schaufeln 16 an dem zweiten axialen Ende 20 und gelangt in den Sammelraum 60. Das Kältemittel verbleibt solange in dem Sammelraum 60 bis es vollständig verdampft ist. Der Sammelraum 60 wirkt somit als ein Flüssigkeitsabscheider. Das in dem Sammelraum 60 verdampfte und somit gasförmige Kältemittel gelangt dann über die Verbindungskanäle 62 in den Bypass 22 an dem Auslass 58 und strömt ebenfalls in Richtung des Verdichters der Wärmepumpe oder Kältemaschine 100. 15th shows a flow diagram of the evaporator 10 . The following is how the vaporizer works 10 based on 15th explained in more detail. The vaporizer 10 can be part of a heat pump or chiller 100 be. Since the basic mode of operation of a heat pump or refrigeration machine and the circuit of the refrigerant therein are known per se, only the special features in connection with the evaporator will be discussed below 10 of the present invention. The heat pump 100 has a drive device 102 to drive the evaporator 10 , especially for rotating the drum impeller 12th around the axis of rotation 14th , on. The drive device 102 is for example an engine. The inlet 44 of the evaporator 10 is with an expansion valve 104 connected, in particular fluid-connected. The vaporizer 10 is from the drive device 102 driven to rotate. The drum impeller turns or rotates 12th around the axis of rotation 14th . The refrigerant is released through the expansion valve after expansion 104 by means of the inlet 44 the vaporizer 10 fed. The refrigerant then enters the separation space 46 in the base plate 38 . In practice, the refrigerant is not completely liquefied after expansion, but consists of a mixture of liquid refrigerant and gaseous refrigerant, for example in proportion 80 : 20. By the rotation of the evaporator 10 will also be the base plate 38 rotates. Due to the resulting centrifugal forces, which are indicated by an arrow 106 are indicated, the refrigerant is separated into a liquid part and a gaseous part. The liquid part moves radially outwards due to the higher density compared to the gaseous part. The gaseous portion of the refrigerant is drawn through the conically arranged holes 50 of the base plate upper part 42 the bypass 22nd supplied and flows over the lid 52 and the outlet 58 in the direction of a compressor, not shown in detail, of the heat pump or refrigeration machine 100 . The liquid part of the refrigerant comes out of the separation space 46 at the first axial end 18th in the canals 22nd in the shovels 16 . By the rotation of the drum impeller 12th at the same time a fluid medium to be cooled, such as air, passes through the feed opening 68 sucked in, gets inside the drum impeller 12th , flows along the blades 16 and is then in the radial direction with respect to the axis of rotation 14th from the drum impeller 12th promoted out. When flowing over the blades 16 heat exchange takes place between the fluid medium and the refrigerant. In this way, the fluid medium is cooled while the refrigerant is in the channels 24 essentially completely evaporated. The refrigerant then leaves the blades 16 at the second axial end 20th and gets into the collecting room 60 . The refrigerant remains in the collecting space for as long 60 until it is completely evaporated. The collecting room 60 thus acts as a liquid separator. That in the collection room 60 evaporated and thus gaseous refrigerants then pass through the connecting channels 62 into the bypass 22nd at the outlet 58 and also flows in the direction of the compressor of the heat pump or refrigeration machine 100 .

Claims

Evaporator (10) for a heat pump or refrigeration machine (100), in particular a compression refrigeration machine, comprising: a drum impeller (12) defining an axis of rotation (14), the drum impeller (12) having a plurality of blades (16) and a bypass (22), wherein the blades (16) are oriented radially with respect to the axis of rotation (14), the blades (16) having a first axial end (18) with respect to the axis of rotation (14) and have a second axial end (20) which is spaced from the first axial end (18), wherein a plurality of channels (24) are formed in the blades (16), each of which extends from the first axial end (18) to the second axial end (20), the bypass (22) being formed coaxially to the axis of rotation (14), a base plate (38) which has an inlet (44) for a refrigerant and a separation space (46) connected to the inlet (44), the base plate (38) being connected to the drum impeller (12) in such a way that the separation space ( 46) is fluidly connected to the channels (24) at the first axial end (18) of the blades (16) and the bypass (22), and a cover (52) which has an outlet (58) for the refrigerant, a substantially annular collecting space (60) and connecting channels (62), the outlet (58) being connected to the collecting space (60) by means of the connecting channels (62) is, wherein the cover (52) is connected to the drum impeller (12) such that the plenum (60) is fluidly connected to the channels (24) at the second axial end of the blades (16) and the connecting channels (62) to the Bypass (22) are fluidly connected.

The evaporator (10) according to the preceding claim, wherein the blades (16) are curved, in particular curved forward.

Evaporator (10) according to one of the two preceding claims, wherein the blades (16) have a curvature in a range from 20 ° to 60 ° and preferably 25 ° to 50 °.

Evaporator (10) according to one of the preceding claims, wherein the inlet (44) is formed coaxially to the axis of rotation (14) and / or the outlet (58) is formed coaxially to the axis of rotation (14).

Evaporator (10) according to one of the preceding claims, wherein the separation space (46) is designed to separate the refrigerant into a liquid component and a gaseous component, wherein the separation space (46) is designed to supply the liquid component to the channels (24) and to supply the gaseous fraction to the bypass (22).

The evaporator (10) according to the preceding claim, wherein the separating space (46) has conically arranged holes (50) by means of which the refrigerant can be separated into a liquid part and a gaseous part.

Evaporator (10) according to one of the preceding claims, wherein the channels (24) extend straight from the first axial end (18) to the second axial end (20) and / or wherein the channels (24) are substantially parallel to the Axis of rotation (14) extending from the first axial end (18) to the second axial end (20).

Evaporator (10) according to one of the preceding claims, wherein the connecting channels (62) extend essentially radially with respect to the axis of rotation (14) and / or wherein the connecting channels (62) are formed in the circumferential direction around the axis of rotation (14) at an identical angular distance .

Evaporator (10) according to one of the preceding claims, wherein the drum impeller (12) has an axial length (74) parallel to the axis of rotation (14), the axial length (74) being dimensioned such that the refrigerant flows through the channels ( 24) and when the drum impeller (12) rotates, it is essentially completely evaporated in the channels (24).

Evaporator (10) according to one of the preceding claims, wherein the drum impeller (12) has an outer diameter (26), the blades (16) each having a blade width (28), the blade width (28) being dimensioned such that the drum impeller (12) has a suction diameter (30) in a range from 0.8 to 0.95 of the outer diameter (26).

Evaporator (10) according to one of the preceding claims, wherein the blades (16) at the second axial end (20) are inclined radially outward relative to the first axial end (18), in particular at an angle (a) of 1.5 ° to 5 ° and preferably 2.0 ° to 4.0 ° inclined radially outward.

Evaporator (10) according to one of the preceding claims, wherein the blades (16) each have a blade width (28), the channels (24) each having a radial inner dimension (32), a ratio of the blade width (28) to the radial Inside dimension (32) is 5: 1 to 20: 1 and preferably 8: 1 to 15: 1.

Evaporator (10) according to one of the preceding claims, wherein the blades (16) each have a blade thickness (34), the channels (24) each having a channel width (36) in the circumferential direction around the axis of rotation (14), a ratio of Blade thickness (34) to the channel width (36) is 1.1: 1 to 5: 1 and preferably 1.2: 1 to 3: 1.

Evaporator (10) according to one of the preceding claims, wherein the annular collecting space (60) is designed to collect the refrigerant when the drum impeller (12) rotates until it has completely evaporated.

Heat pump or refrigeration machine (100), comprising an evaporator (10) according to one of the preceding claims and a drive device (102) for driving the evaporator (10), in particular for rotating the drum impeller (12) about the axis of rotation (14).