DE102020100445A1

DE102020100445A1 - Wärmetechnisches Gerät

Info

Publication number: DE102020100445A1
Application number: DE102020100445.1A
Authority: DE
Inventors: Thorsten Schmidt; Alexander Filand; Julian Thiele
Original assignee: Viessmann Werke GmbH and Co KG
Current assignee: Viessmann Climate Solutions SE
Priority date: 2020-01-10
Filing date: 2020-01-10
Publication date: 2021-07-15
Also published as: EP3848651A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein wärmetechnisches Gerät, umfassend einen von einem Kältemittel durchströmten und zum Verdichten des Kältemittels mit einem Verdichter (1) versehenen Kältemittelkreislauf (2), wobei zur Schallreduktion des wärmetechnischen Geräts ein Interferenzschalldämpfer (3) vorgesehen ist. Nach der Erfindung ist vorgesehen, dass der Interferenzschalldämpfer (3) zur Reduktion einer vom Verdichter (1) verursachten tieffrequenten Pulsation als vom Kältemittelkreislauf (2) abgehende und vom Kältemittel geflutete Rohrleitung (4) ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein wärmetechnisches Gerät gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Ein wärmetechnisches Gerät der eingangs genannten Art ist aus dem Schlussbericht „Larmreduktion bei Luft/Wasser-Wärmepumpenanlagen“ der Sulzer Innotec aus dem Jahr 2002 bekannt. Dieser Schlussbericht ist den Anmeldungsunterlagen beigefügt und auch unter http://www.laerm.ch/dokumente/laermsorgen/waermepumpen_ bae.pdf abrufbar. Das dort beschriebene wärmetechnische Gerät besteht dabei aus einem von einem Kältemittel durchströmten und zum Verdichten des Kältemittels mit einem Verdichter versehenen Kältemittelkreislauf, wobei zur Schallreduktion des wärmetechnischen Geräts ein Interferenzschalldämpfer (genauer: ein Lambda/4-Resonator, siehe hierzu beispielsweise auch das Dokument WO 1998/037541 A1 ) vorgesehen ist. Bei der Sulzer-Lösung dient der besagte Interferenzschalldämpfer zur Reduktion von Luftschall in den Luftschächten der Wärmepumpe.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein wärmetechnisches Gerät der eingangs genannten Art zu verbessern. Insbesondere soll ein wärmetechnisches Gerät noch besser gedämpft werden.
Diese Aufgabe ist mit einem wärmetechnischen Gerät der eingangs genannten Art durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst.
Nach der Erfindung ist also vorgesehen, dass der Interferenzschalldämpfer zur Reduktion einer vom Verdichter verursachten tieffrequenten Pulsation als vom Kältemittelkreislauf abgehende und vom Kältemittel geflutete Rohrleitung ausgebildet ist.
Mit anderen Worten zeichnet sich die erfindungsgemäße Lösung somit dadurch aus, dass der Interferenzschalldämpfer, vorzugsweise ein Lambda/4-Resonator, über den Kältemittelkreislauf bzw. über das Kältemittel unmittelbar mit dem Verdichter fluidisch verbunden ist und auf diese Weise entstehenden Schall besonders effektiv reduziert.
Um den typischer Weise engen Platzverhältnissen in wärmetechnischen Geräten dabei besonders gut Rechnung zu tragen, ist, was weiter unten auch noch genauer erläutert wird, besonderes bevorzugt vorgesehen, dass die Rohrleitung mindestens eine Krümmung aufweist.
Andere vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen wärmetechnischen Geräts ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.
Der Vollständigkeit halber wird noch auf folgenden, weiter abliegenden Stand der Technik hingewiesen:

Aus dem Dokument DE 10 2006 053 277 B4 ist eine Brennkammervorrichtung bekannt, bei der im Abgas auftretender Schall mit einer Resonatorvorrichtung gedämpft wird.

Ferner sind „Helmholtz-Resonatoren zur Dämpfung der Druckpulsationen von Schraubenverdichtern“ aus einem Projekt der Firma ISMB Dautermann GmbH bekannt. Hierzu ist ein entsprechender Bericht den Anmeldungsunterlagen beigefügt. Dieser ist auch unter https://www.ismb.de/index.php?Helmholtz_Resonator abrufbar.
Schließlich sind auch noch (siehe zum Beispiel https://www.skh-kaeltetechnik.de/Geraeuschdaempfer-Frigo-Mec-22-mm) sogenannte Kammerschalldämpfer bekannt, die aber ganz allgemein und nicht speziell auf die Arbeitsfrequenz des Verdichters ausgelegt sind.
Das erfindungsgemäße wärmetechnische Gerät einschließlich seiner vorteilhaften Weiterbildungen gemäß der abhängigen Patentansprüche wird nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigt

1 das erfindungsgemäße wärmetechnische Gerät und zwar perspektivisch den Interferenzschalldämpfer und dazu schematisch den Kältemittelkreislauf;
2 als Vorderansicht den Interferenzschalldämpfer gemäß 1; und
3 als Seitenansicht den Interferenzschalldämpfer gemäß den 1 und 2.

Das in 1 dargestellte wärmetechnische Gerät besteht in bekannter Weise aus einem von einem Kältemittel durchströmten und zum Verdichten des Kältemittels mit einem Verdichter 1 versehenen Kältemittelkreislauf 2, wobei zur Schallreduktion des wärmetechnischen Geräts ein Interferenzschalldämpfer 3 vorgesehen ist.
Wesentlich für das wärmetechnische Gerät ist nun, dass der Interferenzschalldämpfer 3 zur Reduktion einer vom Verdichter 1 verursachten tieffrequenten Pulsation als vom Kältemittelkreislauf 2 abgehende und vom Kältemittel geflutete Rohrleitung 4 ausgebildet ist.
Zudem ist bevorzugt, dass der Kältemittelkreislauf 2 neben dem Verdichter 1 noch einen Kondensator 5, eine Drossel 6 und einen Verdampfer 7 aufweist. Zusätzlich ist bevorzugt, dass der Interferenzschalldämpfer 3 in Strömungsrichtung des Kältemittels gesehen hinter dem Verdichter 1 am Kältemittelkreislauf 2 angeordnet ist (siehe 1).
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die Rohrleitung 4 eine Querschnittsfläche aufweist, die einer Querschnittsfläche des Kältemittelkreislaufs 2 entspricht. Vorzugsweise weist die Rohrleitung 4 außerdem eine einem Vielfachen ihres Durchmessers entsprechende Länge auf. Zudem ist bevorzugt, dass die Rohrleitung 4 an ihrem dem Kältemittelkreislauf 2 abgewandten Ende verschlossen ausgebildet ist.
Des Weiteren weist die Rohrleitung 4 vorzugsweise mindestens eine Krümmung 4.1 auf. Dabei ist vorzugsweise die Krümmung 4.1 wahlweise als 90°- oder als 180°- Rohrbiegung ausgebildet (siehe 2 und 3). Ebenso ist bevorzugt, dass die Rohrleitung 4 nach Abzweigung vom Kältemittelkreislauf 2 zunächst eine 90°-Rohrbiegung und im weiteren Verlauf noch mindestens eine 180°-Rohrbiegung aufweist.
Zusätzlich ist bevorzugt, dass die Rohrleitung 4 wahlweise rechtwinklig und/oder vertikal nach oben vom Kältemittelkreislauf 2 abgehend ausgebildet ist. Zudem ist bevorzugt, dass die Rohrleitung 4 zur Vermeidung einer Ölansammlung in der Rohrleitung 4 vollständig oberhalb ihrer Abzweigstelle 4.2 am Kältemittelkreislauf 2 angeordnet ist.
Des Weiteren ist der Interferenzschalldämpfer 3 vorzugsweise aus mehreren, unterschiedlich langen Rohrleitungen 4 gebildet. Wobei bevorzugt ist, dass mindestens einige, vorzugsweise alle, längeren Abschnitte der Rohrleitungen 4 parallel zueinander verlaufend angeordnet sind.
Zudem ist der Interferenzschalldämpfer 3 vorzugsweise als Lambda/4-Resonator ausgebildet. Zuletzt ist noch bevorzugt, dass der Interferenzschalldämpfer 3 zur Reduktion von Frequenzen im Bereich von 20 bis 200 Hertz, vorzugsweise von 30 bis 120 Hertz, ausgelegt ausgebildet ist.
Das erfindungsgemäße wärmetechnische Gerät funktioniert wie folgt:

Wird das wärmetechnische Gerät in Betrieb genommen, so wird hierbei der Verdichter 1 gestartet. Der Verdichter 1 erzeugt im Betrieb Schall-Schwingungen, insbesondere tieffrequente Pulsationen, welche sich durch den Kältemittelkreislauf 2 fortpflanzen und so auf andere Bauteile des wärmetechnischen Geräts oder sogar auf externe Bauteile oder Räume übertragen werden können, was einen unerwünschten Nebeneffekt des Betriebs des Geräts darstellt.

In einem erfindungsgemäßen wärmetechnischen Gerät gemäß der in den Figuren dargestellten Ausführungsform, verbreiten sich die tieffrequenten Pulsationen des Verdichters 1 über den Kältemittelkreislauf 2 in den (direkt hinter dem Verdichter 1) daran angeschlossenen Interferenzschalldämpfer 3. Der Interferenzschalldämpfer 3 besteht hier aus mehreren gewundenen Rohrleitungen 4 mit jeweils einem geschlossenen Ende. Diese Rohrleitungen 4 wirken jeweils wie ein Lambda/4-Resonator, d.h., die Schallwellen/Pulsationen des Verdichters 1 werden am geschlossenen Ende der Rohrleitungen 4 so reflektiert, dass die reflektierten mit den eintreffenden Schallwellen destruktiv interferieren und sich somit auslöschen. Zu diesem Zweck ist die Länge der Rohrleitungen 4 in an sich bekannter Weise so bemessen, dass die destruktive Interferenz im Bereich der Verdichter-Pulsationen geschieht, also je nach Art des Verdichters 1 im Bereich von 20 bis 200 Hertz, vorzugsweise im Bereich von 30 bis 120 Hertz.
Ein wärmetechnisches Gerät der eben beschriebenen Art hat den Vorteil, dass die durch den Verdichter 1 erzeugten Pulsationen nahe ihrer Quelle gedämpft werden und sich somit nicht weit über den Kältemittelkreislauf 2 ausbreiten können. Die bevorzugt vorgesehene gewundene Form der Rohrleitungen 4 macht den Interferenzschalldämpfer 3 zudem vergleichsweise platzsparend.
Bezugszeichenliste

1: Verdichter
2: Kältemittelkreislauf
3: Interferenzschalldämpfer
4: Rohrleitung
4.1: Krümmung
4.2: Abzweigstelle
5: Kondensator
6: Drossel
7: Verdampfer

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 1998/037541 A1 [0002]
DE 102006053277 B4 [0009]

Claims

Wärmetechnisches Gerät, umfassend einen von einem Kältemittel durchströmten und zum Verdichten des Kältemittels mit einem Verdichter (1) versehenen Kältemittelkreislauf (2), wobei zur Schallreduktion des wärmetechnischen Geräts ein Interferenzschalldämpfer (3) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Interferenzschalldämpfer (3) zur Reduktion einer vom Verdichter (1) verursachten tieffrequenten Pulsation als vom Kältemittelkreislauf (2) abgehende und vom Kältemittel geflutete Rohrleitung (4) ausgebildet ist.
Wärmetechnisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrleitung (4) mindestens eine Krümmung (4.1) aufweist.
Wärmetechnisches Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Krümmung (4.1) wahlweise als 90°- oder als 180°-Rohrbiegung ausgebildet ist.
Wärmetechnisches Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrleitung (4) nach Abzweigung vom Kältemittelkreislauf (2) zunächst eine 90°-Rohrbiegung und im weiteren Verlauf noch mindestens eine 180°-Rohrbiegung aufweist.
Wärmetechnisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrleitung (4) wahlweise rechtwinklig und/oder vertikal nach oben vom Kältemittelkreislauf (2) abgehend ausgebildet ist.
Wärmetechnisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrleitung (4) zur Vermeidung einer Ölansammlung in der Rohrleitung (4) vollständig oberhalb ihrer Abzweigstelle (4.2) am Kältemittelkreislauf (2) angeordnet ist.
Wärmetechnisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrleitung (4) an ihrem dem Kältemittelkreislauf (2) abgewandten Ende verschlossen ausgebildet ist.
Wärmetechnisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Interferenzschalldämpfer (3) aus mehreren, unterschiedlich langen Rohrleitungen (4) gebildet ist.
Wärmetechnisches Gerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einige längeren Abschnitte der Rohrleitungen (4) parallel zueinander verlaufend angeordnet sind.
Wärmetechnisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Interferenzschalldämpfer (3) als Lambda/4-Resonator ausgebildet ist.