DE102020129695A1 - Kältemaschine mit assymetrischem ansaugtrichter - Google Patents
Kältemaschine mit assymetrischem ansaugtrichter Download PDFInfo
- Publication number
- DE102020129695A1 DE102020129695A1 DE102020129695.9A DE102020129695A DE102020129695A1 DE 102020129695 A1 DE102020129695 A1 DE 102020129695A1 DE 102020129695 A DE102020129695 A DE 102020129695A DE 102020129695 A1 DE102020129695 A1 DE 102020129695A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- heat exchanger
- funnel
- clear cross
- refrigeration machine
- intake funnel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 claims abstract description 25
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims abstract description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 3
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 abstract description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 6
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 5
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 3
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 239000000110 cooling liquid Substances 0.000 description 2
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 2
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 2
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 238000010146 3D printing Methods 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000006735 deficit Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 1
- 238000011900 installation process Methods 0.000 description 1
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000009987 spinning Methods 0.000 description 1
- 239000003351 stiffener Substances 0.000 description 1
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B25/00—Machines, plants or systems, using a combination of modes of operation covered by two or more of the groups F25B1/00 - F25B23/00
- F25B25/005—Machines, plants or systems, using a combination of modes of operation covered by two or more of the groups F25B1/00 - F25B23/00 using primary and secondary systems
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B1/00—Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle
- F25B1/04—Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle with compressor of rotary type
- F25B1/053—Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle with compressor of rotary type of turbine type
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B30/00—Heat pumps
- F25B30/02—Heat pumps of the compression type
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2339/00—Details of evaporators; Details of condensers
- F25B2339/04—Details of condensers
- F25B2339/047—Water-cooled condensers
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2500/00—Problems to be solved
- F25B2500/01—Geometry problems, e.g. for reducing size
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2500/00—Problems to be solved
- F25B2500/18—Optimization, e.g. high integration of refrigeration components
Abstract
Kältemaschine (1) mit einem Verdampfer (3) zum Verdampfen des Kältemittels, einem Ansaugtrichter (6), einem Verdichter (2) und einem Verflüssiger (4), wobei der Ansaugtrichter (6) verdampftes Kältemittel auffängt und dem an seiner Abgabeöffnung (8) angeschlossenen Verdichter (2) entlang seines sich von seiner Eintrittsöffnung (7) zu seiner Abgabeöffnung (8) hin verringernden lichten Querschnitts zuführt, wobei der Ansaugtrichter (6) eine Eintrittsöffnung (7) besitzt, deren lichter Querschnitt (im Wesentlichen) eine rotatationssymmetrische Gestalt mit einer ersten lichten Querschnittsfläche (LQF1) besitzt, und eine Abgabeöffnung (8), deren lichter Querschnitt (im Wesentlichen) eine rotatationssymmetrische Gestalt mit einer zweiten lichten Querschnittsfläche (LQF2) besitzt, wobei LQF1 > LQF2 ist.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Kältemaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
- TECHNISCHER HINTERGRUND
- Aktuell sind, wahlweise als Kälte- oder Wärmeerzeuger dienende, Kompressionskältemaschinen gefragt, die Wasser (R718) als Kältemittel einsetzen.
- Der Kreisprozess solcher Kältemaschinen beinhaltet typischerweise die Verdampfung von Wasser im Grobvakuum, die anschließende Verdichtung des entstandenen Wasserdampfes im Grobvakuum und schließlich die Verflüssigung des Wasserdampfes auf einem höheren Druck- und Temperaturniveau. Um den Wasserdampf des Verdampfers zu sammeln und ihn trotz des über dem Verdampfer herrschenden Grobvakuums dem Ansaug des Verdichters mit kontrolliert zunehmender Geschwindigkeit zuzuleiten, wird ein sogenannter Ansaugtrichter eingesetzt. Dabei ist große Sorgfalt auf eine strömungstechnisch günstige Gestaltung des Ansaugtrichters zu verwenden. Dies deshalb, weil die den Kreisprozess solcher Kältemaschinen treibenden Turboverdichter hohe Ansaugströme bewältigen müssen. Etwaige im Bereich des Strömungstrichters und der dort anzutreffenden, weiteren Druckabsenkung entstehende Strömungsabrisse führen daher zu einer entscheidenden Beeinträchtigung des Wirkungsgrades einer solchen Kältemaschine.
- Es ist aus verschiedenen Gründen günstig, die hier in Rede stehende Kältemaschine mit einem innenliegenden Verflüssiger auszurüsten, der oberhalb des Verdampfers angeordnet ist. Eine solche Konzeption der Kältemaschine macht allerdings die Montage des Ansaugtrichters schwierig. Als noch nicht vorveröffentlichtes Internum ist schon eine Kältemaschine der hier in Rede stehenden, recht speziellen Bauart erwogen worden, deren Absaugtrichter einen sich kontinuierlich von unten nach oben verjüngenden elliptischen Querschnitt aufgewiesen hat. Der elliptische Ansaugtrichter führt allerdings bei der hier in Rede stehenden speziellen Bauart zu einer erheblichen Erschwernis bei der Montage.
- DIE AUFGABE DER ERFINDUNG
- Angesichts dessen ist es die Aufgabe der Erfindung, eine Kältemaschine zu schaffen, bei der sich der Ansaugtrichter einfacher montieren lässt, ohne dass dabei wesentliche Kompromisse bei der Ansaugeffizienz eingegangen werden müssen.
- DIE ERFINDUNGSGEMÄSSE LÖSUNG
- Die erfindungsgemäße Lösung liegt in einer als Kälte- oder Wärmeerzeuger einsetzbaren Kältemaschine mit einem Verdampfer zum Verdampfen des Kältemittels, einem Ansaugtrichter, einem Verdichter und einem Verflüssiger. Der Ansaugtrichter fängt verdampftes Kältemittel auf, sammelt es und führt es dem an seiner Abgabeöffnung angeschlossenen Verdichter zu. Dabei verringert sich sein lichter Querschnitt von seiner Eintrittsöffnung zu seiner Abgabeöffnung hin, derart, dass trotz der zu seiner Abgabeöffnung zunehmenden Geschwindigkeit des Wasserdampfstroms nirgendwo ein kritischer Unterdruck erreicht wird, bei dessen Unterschreiten ein Strömungsabriss zu erwarten ist. Erfindungsgemäß besitzt der Ansaugtrichter eine Eintrittsöffnung, deren lichter Querschnitt - zumindest im Wesentlichen - eine kreisförmige oder bevorzugt gleichmäßig polygonförmige Gestalt mit einer ersten lichten Querschnittsfläche LQF 1 aufweist. Darüber hinaus besitzt der Ansaugtrichter eine Abgabeöffnung, deren lichter Querschnitt eine runde oder - zumindest im Wesentlichen - eine gleichmäßig polygonförmige Gestalt mit einer zweiten lichten Querschnittsfläche LQF 2 besitzt. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der lichte Querschnitt des Ansaugtrichters nicht nur an der Eintritts- und der Abgabeöffnung eine kreisförmige oder bevorzugt gleichmäßig polygonförmige Gestalt hat, sondern entlang seiner überwiegenden oder gesamten Länge. Dabei gilt, dass LQF1 > LQF2 ist, wobei bevorzugt gilt LQF1 > 1,75 * LQF2 und der Idealfall sogar der Bedingung LQF1 > 2,75 * LQF2 genügt. Zweckmäßig sind der erste lichte Querschnitt und der zweite lichte Querschnitt geometrisch ähnlich, wobei unter geometrisch ähnlich eine zentrische Streckung zu verstehen ist. Mit anderen Worten ist es vorteilhaft, wenn der erste lichte Querschnitt nach Skalierung mit einem Skalierungsfaktor kongruent zum zweiten lichten Querschnitt ist. Der Skalierungsfaktor ist hier zweckmäßig der Faktor, mit welchem eine gewisse und insbesondere gewollte Geschwindigkeitsänderung des durch den Trichter strömenden Fluids erreicht werden kann. Die gewisse und insbesondere gewollte Geschwindigkeitsänderung lässt sich bevorzugt über die Bernoulligleichung und/oder die Kontinuitätsgleichung ermitteln.
- Als besonders zweckmäßig, insbesondere aufgrund des niedrigen Druckverlustes, haben sich kreisförmige Gestaltungen der lichten Querschnitte der ersten und zweien Querschnittsflächen herausgestellt.
- Vorteilhaft sind der Verdampfer und der Verflüssiger als innen liegende Wärmeübertrager innerhalb eines einzigen Gehäuses angeordnet, das im Regelfall eine gemeinsame Dose bildet. Vorteilhaft taucht der Ansaugtricher durch den Verflüssiger-Wärmeübertrager hindurch. Damit kann erreicht werden, dass die Dampfströmung, insbesondere also das verdampfte Kältemittel, keine starke Umlenkung, Beschleunigung oder lange Strömungswege, beispielsweise in langen Rohrsystemen durchströmen muss. Damit werden die Druckverluste im Kältemittel minimiert, was wiederum die Effizienz der Kältemaschine als Ganzes erhöht. Insbesondere durch die Verwendung von Wasser als Kältemittel ist die Reduktion der Druckverluste essentiell, damit eine solche Maschine wirtschaftlich betreibbar ist.
- Diese Ausgestaltung des Ansaugtrichters führt dazu, dass der Ansaugtrichter trotz der möglichst großflächigen Gestaltung seiner Eintrittsöffnung auch bei räumlich beengten Einbauverhältnissen relativ problemlos montiert und demontiert werden kann, da er im Zuge des Einbauvorgangs ein- oder mehrfach so gedreht werden kann, dass der Ansaugtrichter mit seiner an der Eintrittsöffnung ausgebildeten Seite an im Zuge des Einbaus zu passierenden Hindernissen vorbeigeschoben werden kann. Auf diese Art und Weise kann man den Ansaugtrichter ein- und ausbauen, ohne den Verflüssiger zu entfernen. Darüber hinaus ermöglicht die kompakte Bauweise einen sehr niedrigen Druckverlust, was wiederum die Effizienz erhöht - im Vergleich zu einer Kältemaschine nach dem Stand der Technik.
- Vorzugsweise ist der Ansaugtrichter ein strömungsoptimierter Kanal, der die Dampfströmung, also das verdampfte Kältemittel, vom Verdampfer zum Impeller leitet. Vorteilhaft bezüglich Druckverlustminimierung sind runde, wie beispielsweise im Wesentlichen kreisförmige Querschnitte. Es sind in einer weiteren Ausgestaltung auch eckige Querschnittsformen des Ansaugtrichers verwendbar, etwa 6, 8 oder 12-eckige Polygone, wobei hier im Vergleich zu den runden Querschnitten die Druckverluste geringfügig höher sein können. Wenn Polygone zum Einsatz kommen, sind es vorzugsweise solche, die eine Kreisform annähern, also etwa 6, 8 oder 12-eckige Polygone, idealerweise Polygone, bei denen alle Polygonabschnitte gleich lang sind, zumindest im Wesentlichen.
- Vorzugsweise ragt der Ansaugtrichter durch den zweiten Innenraum. Durch diese Anordnung ist ein sehr kompakter Aufbau der Kältemaschine ermöglicht. Insbesondere sind die Strömungspfade des Kältemittels reduziert bzw. sehr kurz. Das wiederum hat den Vorteil, dass die Druckverluste (insbesondere noch weiter) reduziert sind und damit die Effizienz der Maschine hoch ist.
- Vorteilhaft umfasst der Verflüssiger einen mindestens teilweise, insbesondere vollständig im zweiten Innenraum angeordneten Wärmetauscher vorzugsweise in Gestalt eines Rohrbündelwärmetauschers, wobei der Ansaugtrichter den Wärmetauscher mindestens teilweise, insbesondere vollständig durchdringt. Zweckmäßig umfasst der Wärmetauscher Wärmeübertragerrohre, die in Form von U-Rohren ausgeführt sind. Dadurch wird der Bauraum sehr gut ausgenutzt.
- Insbesondere wird der Bauraum im Bereich des Verflüssigers sehr gut ausgenutzt.
- Zweckmäßig befindet sich der erste Innenraum unterhalb des zweiten Innenraums. Insbesondere sind die Querschnitte der verwendeten Rohre, insbesondere der Verbindungsrohre vom und zum Verdampfer, und/oder vom und zum Verdichter und/oder vom und zum Verflüssiger groß, insbesondere sind die Radien groß.
- BEVORZUGTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL
- Die
1 veranschaulicht den Aufbau und das Funktionsprinzip des als erfindungsgemäße Kältemaschine bzw. Wärmepumpe bevorzugt zum Einsatz kommenden Anlagentyps, hier am Beispiel der Wärmepumpe 2a mit ihrem Verdampfer 3 und ihrem Verflüssiger 4 und den zugehörigen Verdampferein- und Verdampferausgängen 3.1 bzw. 3.2 sowie den zugehörigen Verflüssigerein- und Verflüssigerausgängen 4.1 bzw. 4.2. - Es handelt sich um ein bis an die Wärmetauscher, die die Systemgrenze des eingehausten Systems bilden mögen, vakuumdichtes System.
- Besonders günstig ist es wenn das die sogenannte Dose bildende Gehäuse ein an beiden Stirnenden verschlossenes Rohr bzw. Zylinderrohr ist. Idealerweise ist dessen Längsachse in betriebsbereitem Zustand im Wesentlichen horizontal positioniert. Die Erstreckung des Rohrs entlang seiner Längsachse ist mindestens um den Faktor 3 größer, als sein Radius. Zugleich ist die Erstreckung des Rohrs größer, vorzugsweise ebenfalls mindestens um den Faktor 3, als der größte Durchmesser des Ansaugtrichters. Es ist die das Innere des Rohrs in zwei Bereiche unterteilende Schottwand, die in den Bereichen seitlich des Mundes des Ansaugtrichters für dessen Anströmung sorgt. Idealerweise kommen die an späterer Stelle noch näher zu beschreibenden Rohrbündelwärmetauscher zum Einsatz. Die Längsachse der Wärmetauscherrohre verläuft im Wesentlichen parallel zur Längsachse des Rohrs. Auf diese Art und Weise wird ein sehr effektiver Wärmeaustauch sichergestellt. Der Vorteil einer solchen Anordnung ist, dass die sich trotz der Verwendung von Wasser als Kühlmittel relativ geringe Druckverluste des Dampfe auf dem Weg vom Verdampfer zum Verdichter und vom Verdichter zum Verflüssiger erreichen lassen.
- Dieses wird vorzugsweise mit reinem Wasser als Arbeitsflüssigkeit betrieben, sowohl auf Seiten der Kühlflüssigkeit als auch auf Seiten der Kaltflüssigkeit.
- Die Kaltflüssigkeit tritt über den Verdampfereingang 3.1 in den Verdampfer 3 der Wärmepumpe.
- Etwa 1 % der eingetretenen Kaltflüssigkeit verdampft im dort herrschenden Vakuum. Die hierfür benötigte Verdampfungsenergie wird dem restlichen Kaltflüssigkeitsstrom KW entzogen, der sich dadurch um ca. 6 °C abkühlt.
- Der bei der Verdampfung entstandene Dampf W wird von dem Turboverdichter 17, der mit einem Elektromotor angetrieben wird, mit vorzugsweise mehr als 25.000 Umdrehungen pro Minute auf maximal ein Drittel seines Ausgangsvolumens verdichtet, wobei sich sein Druck und seine Temperatur erhöhen. Er wird dabei in den Verflüssiger 4 gedrückt.
- Der erhitzte Dampf W kondensiert im Verflüssiger 4 direkt in den umlaufenden Kühlflüssigkeitsstrom K, die dabei abgegebene Kondensationswärme erwärmt diesen dabei ebenfalls um ca. 6 °C.
- Geschlossen wird der Kreislauf über ein selbstregelndes Expansionsorgan 18.
- Bemerkenswert ist, dass die Verdampfung und Rekondensation vollständig innerhalb der jeweiligen Wärmepumpe abläuft, d. h. innerhalb der Dose, die die Wärmepumpe gegenüber ihrer Umgebung kapselt. Die Verdampfung und Rekondensation erfolgen nicht in den Wärmetauschern, die in dem zu heizenden oder zu kühlenden Raum angebracht sind und/oder zum Zwecke der Nutzwärmeaufnahme bzw. der Abwärmeabgabe gebäudeaußenseitig.
- Zu beachten ist in diesem Zusammenhang, dass die
1 die nach Maßgabe der Erfindung vorzugsweise innerhalb des Verdampfers und meist auch innerhalb des Verflüssigers zum Einsatz kommenden Wärmetauscher nicht zeigt. Darüber hinaus zeigt die Figur auch den kaminartig aufsteigenden „Ansaugbereich“ nur rudimentär, innerhalb dessen der vom Verdampfer erzeugte Strom aufsteigt und dem Ansauger des Verdichters zugeführt wird. - Die diesbezüglich wünschenswerten Einzelheiten zeigen die
2 und3 . - Gut in
2 und3 zu erkennen ist der erfindungsgemäße Ansaugtrichter 6 mit seiner Eintrittsöffnung 7 und seiner Abgabeöffnung 8. Wie man nicht zuletzt an der3 erkennt, sind der Verdampfer 3 und der Verflüssiger 4 voneinander getrennt. Verdampfer 3 und Verflüssiger 4 liegen jedoch innerhalb eines Gehäuses der Kältemaschine 1. Im vorliegenden Fall erfolgt die Trennung durch die meist horizontal verlaufende, im Regelfall im Wesentlichen in sich ebene Schottwand 9. Hierbei ist gut zu erkennen, dass der Verdampfer 3 in einem ersten Innenraum des Gehäuses angeordnet ist. Der Verflüssiger 4 ist ein einem zweiten Innenraum des Gehäuses angeordnet. Der erste Innenraum ist vom zweiten Innenraum durch die Schottwand 9 getrennt. Wie man sieht, ist der Ansaugtrichter nach Art eines Kamins positioniert (ohne dass in allen Fällen zwingend eine Kaminwirkung erreicht werden muss). Er sammelt den aufsteigenden Dampf und führt ihn dem an seinem anderen Ende angeordneten Radialverdichter 2 auf dessen axialer Saugseite zu. Wie man sieht, durchbricht der Ansaugtrichter 6 die Schottwand 9. Seine Eintrittsöffnung 7 weist meist einen im Regelfall auf der Seite seiner Kontaktfläche geschliffenen Radialflansch 12 auf. Über diesen ist er im Regelfall dicht, aber lösbar mit der Schottwand 9 verbunden. Auf der Seite seiner Abgabeöffnung 8 weist der Ansaugtrichter eine meist auf ihrer Kontaktseite geschliffene Muffe oder einen auf seiner Kontaktseite geschliffenen Einsteckstutzen 13 auf. Hiermit wird der Ansaugtrichter dicht auf oder in den Saugmund des Radialverdichters auf- oder eingeschoben. Das vereinfacht die Montage unter den hier anzutreffenden, räumlich beengten Verhältnissen. Bemerkenswert ist, dass der Wärmetauscher 5 des Verdampfers hier als Rohrbündelwärmetauscher ausgeführt ist. Die Längsachsen der Rohre des Rohrbündels verlaufen bevorzugt im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse L des Ansaugtrichters. - Zweckmäßigerweise besitzt das Rohrbündel dieses Wärmetauschers, wenn man es auf diejenige gedachte Ebene projiziert, die die Eintrittsöffnung 7 senkrecht zur Ansaugtrichterlängsachse L aufspannt, eine Länge LÄ und eine Breite B - wobei in Ansehung der
2 zu beachten ist, dass hier nur die halbe Breite des Rohrbündels gezeigt wird. - Der Verflüssiger 4 ist bevorzugt ebenfalls mit einem Rohrbündelwärmetauscher ausgestattet. Idealerweise gilt für diesen das eben zum Rohrbündelwärmetauscher des Verdampfers Gesagte entsprechend - allerdings mit der Ausnahme, dass der Wärmetauscher 10 des Verflüssigers 4 in mindestens zwei Wärmetauscherkomponenten aufgeteilt ist, die zumindest örtlich zwischen sich einen Bereich oder ein Fenster freilassen. Durch diesen Bereich oder dieses Fenster hindurch kann der Ansaugtrichter 6 hindurchgeschoben werden, um dadurch den Saugmund des zumindest teilweise oberhalb der Wärmetauscherkomponenten liegenden Verdichters 2 zu kontaktieren. Zweckmäßig umfasst der Wärmetauscher 10 U-Rohre.
- Wie gut in den
2 und3 ersichtlich ist, ragt der Ansaugtrichter 6 durch den zweiten Innenraum. Der Ansaugtrichter 6 verbindet fluidisch den ersten Innenraum mit dem Impeller. - Die
4 ,5 und6 zeigen den erfindungsgemäßen Ansaugtrichter 6 als solchen im Detail. Bevorzugt besteht der Ansaugtrichter 6 aus einem durch 3D-Druck hergestellten Material, Kunststoff oder Metall. Er besteht also aus einem Material, das sich im Regelfall zumindest makroskopisch durch seine Körnigkeit zu erkennen gibt, die sozusagen der „Fußabdruck“ des 3D-Drucks ist. Bevorzugt wird dieses Material vor der Erstverwendung durch Infiltrieren eines geeigneten Materials oder Additivs versiegelt. Alternativ wird der Ansaugtrichter 6 durch Kunststoffspritzguss oder Metalldrücken hergestellt. - Die genaue Funktionsweise und Ausgestaltbarkeit des erfindungsgemäßen Ansaugtrichters ergibt sich aus dem zuvor Gesagten, den Ansprüchen und den beigefügten Figuren. Bei den Figuren ist alles, was daraus zu erkennen ist, optional erfindungsrelevant ist und kann daher auch nachträglich noch zu einem Teil der Ansprüche gemacht werden. Die
3 zeigt den Ansaugtrichter in etwa aus der von2 dargestellten Perspektive, die4 zeigt ihn in einer demgegenüber um 90° um die Längsachse L gedrehten Position.
Gut zu erkennen sind auch die zur Verstärkung dienenden Rippen 11. - ABSCHLIESSENDE ANMERKUNG
- Unabhängig von den bereits aufgestellten Ansprüchen, bei Bedarf aber in Kombination damit, dann optional auch ohne Rückbezug auf den Anspruch 1, wird auch Schutz für eine Kältemaschine beansprucht mit einem Verdampfer zum Verdampfen des Kältemittels, einem Ansaugtrichter, einem Verdichter und einem Verflüssiger, wobei der Ansaugtrichter verdampftes Kältemittel auffängt und dem an seiner Abgabeöffnung angeschlossenen Verdichter entlang seines sich von seiner Eintrittsöffnung zu seiner Abgabeöffnung hin verringernden lichten Querschnitts zuführt, wobei der Ansaugtrichter überwiegend bzw. im Wesentlichen polygonförmig und/oder rotationssymmetrisch in Bezug auf seine Längsachse L ist.
- Solcher Schutz wird zudem auch für einen Ansaugtrichter beansprucht, der sich stattdessen dadurch auszeichnet, dass zumindest seine Eintrittsöffnung (deren lichter Querschnitt) nicht-elliptisch, nicht-oval oder nicht-mandelförmig und stetig in den Rest des Ansaugtrichters übergeht.
- Bezugszeichenliste
-
- 1
- Kältemaschine
- 2
- Verdichter
- 3
- Verdampfer
- 3.1
- Verdampfereingang
- 3.2
- Verdampferausgang
- 4
- Verflüssiger
- 4.1
- Verflüssigereingang
- 4.2
- Verflüssigerausgang
- 5
- Wärmetauscher des Verdampfers
- 6
- Ansaugtrichter
- 7
- Eintrittsöffnung des Ansaugtrichters
- 8
- Abgabeöffnung des Ansaugtrichters
- 9
- Schottwand
- 10
- Wärmetauscher des Verflüssigers
- 11
- Rippe des Ansaugtrichters (Versteifung)
- 12
- Radialflansch
- 13
- Einstreckstutzen bzw. Muffe
- 14 bis 15
- nicht vergeben
- 16
- Dose/Kapselung (nur in
1 ) - 17
- Turboverdichter
- 18
- Expansionsorgan
- W
- Dampf
- K
- Kühlflüssigkeitsstrom
- KW
- Kaltflüssigkeitsstrom
- L
- Längsachse des Ansaugtrichters
- LÄ
- Länge Rohrbündel
- B
- Breite Rohrbündel
- B/2
- halbe Breite Rohrbündel
- LQF1
- erste lichte Querschnittsfläche der Eintrittsöffnung des Ansaugtrichters
- LQF2
- zweite lichte Querschnittsfläche der Abgabeöffnung des Ansaugtrichters
- KL
- Kaminlängsachse
Claims (18)
- Kältemaschine (1) mit einem bevorzugt metallenen, idealerweise zumindest überwiegend stählern Gehäuse und mit einem Verdampfer (3) zum Verdampfen des Kältemittels, einem Ansaugtrichter (6), einem Verdichter (2) und einem Verflüssiger (4), wobei der Ansaugtrichter (6) verdampftes Kältemittel auffängt und dem an seiner Abgabeöffnung (8) angeschlossenen Verdichter (2) entlang seines sich von seiner Eintrittsöffnung (7) zu seiner Abgabeöffnung (8) hin verringernden lichten Querschnitts zuführt, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse in einen ersten Innenraum und in einen zweiten Innenraum unterteilt ist, dass der erste Innenraum vom zweiten Innenraum durch eine Schottwand (9) getrennt ist, dass im ersten Innenraum der Verdampfer (3) mindestens teilweise, insbesondere vollständig, angeordnet ist, dass im zweiten Innenraum der Verflüssiger (4) mindestens teilweise, insbesondere vollständig, angeordnet ist, dass der Ansaugtrichter (6) eine Passage bildet, die den ersten Innenraum mit dem Verdichter (2) fluidleitend verbindet, und dass der der Ansaugtrichter (6) eine Eintrittsöffnung (7) besitzt, deren lichter Querschnitt (im Wesentlichen) eine kreis- oder polygonförmige Gestalt mit einer ersten lichten Querschnittsfläche (LQF1) besitzt, und eine Abgabeöffnung (8), deren lichter Querschnitt (im Wesentlichen) eine kreis- oder polygonförmige Gestalt mit einer zweiten lichten Querschnittsfläche (LQF2) besitzt, wobei LQF1 > LQF2 ist.
- Kältemaschine (1) nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Ansaugtrichter (6) durch den zweiten Innenraum ragt. - Kältemaschine (1) nach
Anspruch 1 oder2 , dadurch gekennzeichnet, dass der Verflüssiger (4) einen mindestens teilweise, insbesondere vollständig im zweiten Innenraum angeordneten Wärmetauscher (10) vorzugsweise in Gestalt eines Rohrbündelwärmetauschers umfasst, wobei der Ansaugtrichter (6) den Wärmetauscher (10) mindestens teilweise, insbesondere vollständig durchdringt und sich, von der Unterseite des Rohrbündelwärmetauschers her kommend, idealerweise bis über die Oberseite des Rohrbündelwärmetauschers hinaus erstreckt. - Kältemaschine nach
Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (10) Wärmeübertragerrohre umfasst, die in Form von U-Rohren ausgeführt sind. - Kältemaschine nach einem der
Ansprüche 1 bis4 , dadurch gekennzeichnet, dass der der lichte Querschnitt der Eintrittsöffnung (7) eine rotationssymmetrische oder kreisrunde Gestalt besitzt. - Kältemaschine nach einem der
Ansprüche 1 bis5 , dadurch gekennzeichnet, dass der der lichte Querschnitt der Abgabeöffnung (8) eine rotationssymmetrische oder kreisrunde Gestalt besitzt. - Kältemaschine nach einem der
Ansprüche 1 bis6 , dadurch gekennzeichnet, dass der lichte Querschnitt der Eintrittsöffnung (7) geometrisch ähnlich ist zum lichten Querschnitt der Abgabeöffnung (8), wobei unter geometrisch ähnlich eine zentrische Streckung zu verstehen ist. - Kältemaschine (1) nach einem der
Ansprüche 1 bis7 , dadurch gekennzeichnet, dass der Verdampfer (3) einen Wärmetauscher (5) vorzugsweise in Gestalt eines Rohrbündelwärmetauschers umfasst, dessen in die gedachte Ebene der Eintrittsöffnung (7) des Ansaugtrichters (6) projizierte Grundfläche länger als breit ist. - Kältemaschine (1) nach einem der
Ansprüche 1 bis8 , dadurch gekennzeichnet, das der Verflüssiger (4) einen Wärmetauscher (10) vorzugsweise in Gestalt eines Rohrbündelwärmetauschers umfasst, dessen in die gedachte Ebene der Eintrittsöffnung (7) des Ansaugtrichters (6) projizierte Grundfläche länger als breit ist. - Kältemaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ansaugtrichter (6) einen sich vorzugsweise kontinuierlich von unten nach oben verjüngenden Kamin bildet, dessen Kaminlängsachse (KL) vorzugsweise zumindest im Wesentlichen vertikal verlaufend angeordnet ist.
- Kältemaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verflüssiger (4) mehrere Wärmetauscherkomponenten umfasst und mitsamt der Wärmetauscherkomponenten oberhalb des Verdampfers (3) positioniert ist.
- Kältemaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenoberfläche des Ansaugtrichters (6) in Längsrichtung (L) durchgehend stetig verläuft.
- Kältemaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenoberfläche des Ansaugtrichters (6) derart ausgestaltet ist, dass an ihr keine Stellen vorhanden sind, an denen die Strömung abreißt.
- Kältemaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenoberfläche des Ansaugtrichters (6) in Längsrichtung (L) durchgehend stetig konvex gekrümmt ist.
- Kältemaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenoberfläche des Ansaugtrichters (6) verrippt ist und zu diesem Zweck vorzugsweise in Längsrichtung (L) verlaufende Rippen (11) trägt.
- Kältemaschine (1) nach
Anspruch 15 , dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand benachbarter Rippen (11) in Umfangsrichtung gemessen im Bereich der Eintrittsöffnung (7) größer ist als im Bereich der Abgabeöffnung (8). - Kältemaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ansaugtrichter (6) auf der Seite seiner Abgabeöffnung (8) einen rohrartigen Anschlusskragen trägt, der vorzugsweise eine geschliffene Umfangsfläche aufweist.
- Kältemaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ansaugtrichter (6) auf der Seite seiner Eintrittsöffnung (7) einen sich radial erstreckenden Anschlussflansch (12) aufweist, der vorzugsweise eine geschliffene Dichtfläche aufweist.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102020129695.9A DE102020129695A1 (de) | 2020-11-11 | 2020-11-11 | Kältemaschine mit assymetrischem ansaugtrichter |
PCT/EP2021/081221 WO2022101256A1 (de) | 2020-11-11 | 2021-11-10 | Kältemaschine mit asymmetrischem ansaugtrichter |
EP21811274.6A EP4288726A1 (de) | 2020-11-11 | 2021-11-10 | Kältemaschine mit asymmetrischem ansaugtrichter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102020129695.9A DE102020129695A1 (de) | 2020-11-11 | 2020-11-11 | Kältemaschine mit assymetrischem ansaugtrichter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102020129695A1 true DE102020129695A1 (de) | 2022-05-12 |
Family
ID=78725456
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102020129695.9A Pending DE102020129695A1 (de) | 2020-11-11 | 2020-11-11 | Kältemaschine mit assymetrischem ansaugtrichter |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP4288726A1 (de) |
DE (1) | DE102020129695A1 (de) |
WO (1) | WO2022101256A1 (de) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1501016A1 (de) | 1963-05-20 | 1970-01-02 | Carrier Corp | Kaeltemaschine |
DE102013216457A1 (de) | 2013-08-20 | 2015-02-26 | Efficient Energy Gmbh | Thermodynamisches gerät und verfahren zum herstellen eines thermodynamischen geräts |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102015209848A1 (de) * | 2015-05-28 | 2016-12-01 | Efficient Energy Gmbh | Wärmepumpe mit verschränkter Verdampfer/Kondensator-Anordnung und Verdampferboden |
DE102016204153B4 (de) * | 2016-03-14 | 2020-08-20 | Efficient Energy Gmbh | Wärmepumpenanlage mit Pumpen, Verfahren zum Betreiben einer Wärmepumpenanlage und Verfahren zum Herstellen einer Wärmepumpenanlage |
DE102016204152A1 (de) * | 2016-03-14 | 2017-09-14 | Efficient Energy Gmbh | Wärmepumpenanlage mit Wärmetauschern, Verfahren zum Betreiben einer Wärmepumpenanlage und Verfahren zum Herstellen einer Wärmepumpenanlage |
-
2020
- 2020-11-11 DE DE102020129695.9A patent/DE102020129695A1/de active Pending
-
2021
- 2021-11-10 WO PCT/EP2021/081221 patent/WO2022101256A1/de active Application Filing
- 2021-11-10 EP EP21811274.6A patent/EP4288726A1/de active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1501016A1 (de) | 1963-05-20 | 1970-01-02 | Carrier Corp | Kaeltemaschine |
DE102013216457A1 (de) | 2013-08-20 | 2015-02-26 | Efficient Energy Gmbh | Thermodynamisches gerät und verfahren zum herstellen eines thermodynamischen geräts |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
TGA Fachplaner 10-2004, Seite 20-22, URL:https://www.tga-fachplaner.de/sites/default/files/ulmer/de-tga/document/file_134009.pdf [abgerufen am 23.07.2021] |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP4288726A1 (de) | 2023-12-13 |
WO2022101256A1 (de) | 2022-05-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102008016664A1 (de) | Vertikal angeordnete Wärmepumpe und Verfahren zum Herstellen der vertikal angeordneten Wärmepumpe | |
DE102012024722A1 (de) | Verdampfer und Verfahren zur Luftaufbereitung | |
WO2017148933A1 (de) | Wärmepumpe mit einem fremdgassammelraum, verfahren zum betreiben einer wärmepumpe und verfahren zum herstellen einer wärmepumpe | |
DE102008052331A1 (de) | Verdampfereinheit | |
DE112019003711T5 (de) | Integrierter Flüssigkeits-/Luftgekühlter Kondensator und Niedertemperatur-Kühler | |
DE10321196A1 (de) | Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung und diese verwendender Ejektorpumpen-Kühlkreislauf | |
DE19613684A1 (de) | Kälteanlage, insbesondere Fahrzeugklimaanlage | |
EP3728975B1 (de) | Luftgekühlte kondensatoranlage | |
DE102020202313A1 (de) | Wärmeübertrager | |
EP2223815B1 (de) | Vorrichtung zur Luftkonditionierung eines Kraftfahrzeuges | |
WO2022090246A1 (de) | Gaskältemaschine, verfahren zum betreiben einer gaskältemaschine und verfahren zum herstellen einer gaskältemaschine mit einem rekuperator um den ansaugbereich | |
WO2021116177A1 (de) | Kältemaschine mit einem verdampfer, einem ansaugtrichter und einem verflüssiger | |
DE102020129695A1 (de) | Kältemaschine mit assymetrischem ansaugtrichter | |
DE2732879A1 (de) | Waermetauscher | |
DE112017002266T5 (de) | Wärmetauscher | |
WO2015177161A1 (de) | Kreisförmiger wärmetauscher mit angeformtem trockner und kältekreislauf mit diesem wärmetauscher | |
DE102016111136A1 (de) | Luftkühler zur Kühlung der Luft in Räumen, insbesondere in begehbaren Lager- oder Kühlräumen | |
DE102010037206A1 (de) | Wärmetauscher | |
DE4301181C2 (de) | Kältemaschine | |
DE112018003490T5 (de) | Fluidverarbeitungsvorrichtung und Temperatureinstellvorrichtung | |
EP3676544B1 (de) | Wärmepumpe mit einer kühlvorrichtung zum kühlen eines leitraums und eines saugmunds | |
DE102022213576A1 (de) | Wärmepumpe mit mehrstufigem verdichter und spiralgehäusen | |
EP4237758A1 (de) | Gaskältemaschine, verfahren zum betreiben einer gaskältemaschine und verfahren zum herstellen einer gaskältemaschine mit einer gemeinsamen achse | |
DE102017215198A1 (de) | Wärmepumpe mit geschlossener Zwischenkühlung und Verfahren zum Pumpen von Wärme oder Verfahren zum Herstellen der Wärmepumpe | |
DE102021215093A1 (de) | Wärmeübertrager, Wasseraufbereitungsanlage, Wärmepumpe |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R016 | Response to examination communication |