DE202011003656U1

DE202011003656U1 - heat pump device

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Publication number: DE202011003656U1
Application number: DE202011003656U
Authority: DE
Original assignee: Stiebel Eltron GmbH and Co KG
Current assignee: Stiebel Eltron GmbH and Co KG
Priority date: 2011-03-08
Filing date: 2011-03-08
Publication date: 2011-05-19
Anticipated expiration: 2021-03-09

Abstract

Wärmepumpenvorrichtung, mit einem Kältemittelkreislauf, einem Verdampfer (100), einem Verdichter, einem Verflüssiger, und einem Expansionsventil, wobei der Verdampfer (100) als ein Wärmeübertrager (100) ausgestaltet ist und eine Einspritzkapillareinheit (200) zum Einspritzen von Kältemittel in den Verdampfer (100) aufweist, wobei die Einspritzkapillareinheit (200) mindestens zwei Einspritzkapillaren (210) und mindestens eine Distanzeinheit (220) mit mindestens zwei Durchgangslöchern (121) aufweist, wobei die Durchgangslöcher (221) derart angeordnet sind, dass ein Mindestabstand (224) dazwischen vorgesehen ist, wobei der Innendurchmesser des Durchgangsloches (221) an einen Außendurchmesser der Einspritzkapillaren (210) angepasst ist.Heat pump device, with a refrigerant circuit, an evaporator (100), a compressor, a condenser, and an expansion valve, the evaporator (100) being designed as a heat exchanger (100) and an injection capillary unit (200) for injecting refrigerant into the evaporator ( 100), wherein the injection capillary unit (200) has at least two injection capillaries (210) and at least one spacer unit (220) with at least two through holes (121), the through holes (221) being arranged in such a way that a minimum distance (224) is provided between them , the inside diameter of the through hole (221) being matched to an outside diameter of the injection capillaries (210).

Description

Die vorliegenden Erfindung betrifft eine Wärmepumpenvorrichtung.The present invention relates to a heat pump device.

Wärmepumpen zur Erwärmung von Heizungswasser werden seit Jahren produziert und vermarktet. Die Bereitstellung der Heizwärme bei Wärmepumpen erfolgt durch die Kondensation von Kältemittel unter hohem Druck und damit bei hoher Temperatur, während die Wärme an ein Wärmeträgermedium, beispielsweise Heizungswasser, abgegeben wird. Das verflüssigte Kältemittel wird anschließend in einem Drosselorgan, zum Beispiel einem Expansionsventil, entspannt und verdampft daraufhin unter Aufnahme von Umgebungswärme im Verdampfer der Wärmepumpe. Der Kältemitteldampf wird vom Verdichter der Wärmepumpe komprimiert, so dass er anschließend wieder im Kondensator der Wärmepumpe verflüssigt werden kann.Heat pumps for heating heating water have been produced and marketed for years. The provision of heating heat in heat pumps is done by the condensation of refrigerant under high pressure and thus at high temperature, while the heat is delivered to a heat transfer medium, such as heating water. The liquefied refrigerant is then in a throttle body, for example, an expansion valve, relaxed and then evaporates while absorbing ambient heat in the evaporator of the heat pump. The refrigerant vapor is compressed by the compressor of the heat pump, so that it can then be liquefied again in the condenser of the heat pump.

Bei sogenannten Luft/Wasser-Wärmepumpen ist der Verdampfer üblicherweise ein Lamellenrohrwärmeübertrager. Je nach Auslegung des Verdampfers strömt das Kältemittel in mehreren parallelen Strängen durch den Verdampfer. Damit das Kältemittel gleichmäßig auf alle Stränge aufgeteilt wird, ist jedem Strang eine sogenannte Einspritzkapillare vorgeschaltet. Diese ist meist als ein dünnes Kupferrohr ausgestaltet, welches durch seine Länge und seinen Innendurchmesser einen bestimmten Druckabfall erzeugt und damit für die gleichmäßige Durchströmung der parallelen Stränge sorgt.In so-called air / water heat pumps, the evaporator is usually a finned tube heat exchanger. Depending on the design of the evaporator, the refrigerant flows in several parallel strands through the evaporator. So that the refrigerant is evenly distributed on all strands, each strand is preceded by a so-called injection capillary. This is usually designed as a thin copper tube, which generates a certain pressure drop through its length and its inner diameter and thus ensures the uniform flow through the parallel strands.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Wärmepumpenvorrichtung mit einem Verdampfer in Form eines Lamellenrohrwärmeübertragers zu verbessern.It is an object of the present invention to improve a heat pump apparatus with an evaporator in the form of a finned tube heat exchanger.

Diese Aufgabe wird durch eine Wärmepumpenvorrichtung gemäß Anspruch 1 sowie durch einen Verdampfer gemäß Anspruch 6 gelöst.This object is achieved by a heat pump device according to claim 1 and by an evaporator according to claim 6.

Somit wird eine Wärmepumpenvorrichtung mit einem Kältemittelkreislauf, einem Verdampfer, einem Verdichter, einem Verflüssiger und einem Expansionsventil vorgesehen. Der Verdichter ist als ein Wärmeübertrager ausgestaltet und weist eine Einspritzkapillareinheit zum Einspritzen von Kältemittel in den Verdampfer auf. Die Einspritzkapillareinheit weist mindestens zwei Einspritzkapillaren und mindestens eine Distanzeinheit mit mindestens zwei Durchgangslöchern auf. Die Durchgangslöcher sind dabei derart angeordnet, dass ein Mindestabstand dazwischen vorgesehen ist. Der Innendurchmesser des Durchgangsloches ist an den Außendurchmesser der Einspritzkapillaren angepasst.Thus, a heat pump device is provided with a refrigerant circuit, an evaporator, a compressor, a condenser and an expansion valve. The compressor is configured as a heat exchanger and has an injection capillary unit for injecting refrigerant into the evaporator. The injection capillary unit has at least two injection capillaries and at least one spacer unit with at least two through holes. The through holes are arranged such that a minimum distance is provided therebetween. The inner diameter of the through hole is adapted to the outer diameter of the injection capillaries.

Die Erfindung betrifft ebenfalls eine Wärmepumpenvorrichtung, wobei die Distanzeinheit aus Kunststoff besteht. Somit lässt sich die Distanzeinheit auf einfache und kostengünstige Art und Weise herstellen.The invention also relates to a heat pump device, wherein the spacer unit consists of plastic. Thus, the distance unit can be produced in a simple and cost-effective manner.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Distanzeinheit durch Verkleben mit bzw. an den Kapillaren befestigt werden, um ein Verrutschen der Distanzeinheit zu vermeiden.According to a further aspect of the present invention, the spacer unit can be fixed by gluing to the capillaries in order to avoid slippage of the spacer unit.

Durch das Vorsehen der Distanzeinheit kann ein Schwingen der Einspritzkapillaren unterdrückt bzw. zum großen Teil vermieden werden. Insbesondere kann aber auch vermieden werden, dass die Einspritzkapillaren gegeneinander schlagen und somit zu Beschädigungen führen können.By providing the spacer unit, oscillation of the injection capillaries can be suppressed or avoided to a great extent. In particular, however, it can also be avoided that the injection capillaries strike against each other and can thus lead to damage.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Distanzeinheit aus Metall hergestellt und kann durch Verlöten oder Verschweißen an den Kapillaren befestigt werden, um ein Verrutschen zu vermeiden.According to another aspect of the present invention, the spacer unit is made of metal and can be attached to the capillaries by soldering or welding to prevent slippage.

Die Erfindung betrifft ebenfalls einen Verdampfer für eine Wärmepumpenvorrichtung mit einem Wärmeübertrager und einer Einspritzkapillareinheit zum Einspritzen von Kältemittel in den Wärmeübertrager. Die Einspritzkapillareinheit weist mindestens zwei Einspritzkapillaren sowie mindestens eine Distanzeinheit auf. Die Distanzeinheit weist mindestens zwei Durchgangslöcher auf, deren Innendurchmesser an einen Außendurchmesser der Einspritzkapillaren angepasst ist. Die Durchgangslöcher sind dabei derart angeordnet, dass ein Mindestabstand dazwischen vorgesehen ist.The invention also relates to an evaporator for a heat pump device with a heat exchanger and a Injektkapillareinheit for injecting refrigerant into the heat exchanger. The injection capillary unit has at least two injection capillaries and at least one spacer unit. The spacer unit has at least two through holes whose inner diameter is adapted to an outer diameter of the injection capillaries. The through holes are arranged such that a minimum distance is provided therebetween.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass wenn die Einspritzkapillaren des Verdampfers eine bestimmte Länge aufweisen, dann besteht die Gefahr, dass die Kapillaren zum Schwingen angeregt werden und gegeneinander schlagen können, wenn die Schwingungen ausreichend groß sind. Das Gegeneinanderschlagen der Kapillaren kann sich negativ auf die Lebensdauer der Kapillaren auswirken, da die Kapillaren durchscheuern können bzw. beschädigt werden können, so dass der Kältekreis undicht wird.The invention is based on the finding that if the injection capillaries of the evaporator have a certain length, then there is a risk that the capillaries are excited to vibrate and can beat against each other when the vibrations are sufficiently large. The impact of the capillaries on each other can have a negative effect on the life of the capillaries since the capillaries can chafe or be damaged so that the refrigerant circuit leaks.

Während im Stand der Technik eine Beschädigung der Kapillaren vermieden wird, indem die Kapillaren beispielsweise durch Kabelbinder miteinander fixiert werden oder manuell so verlegt werden, dass sie nicht gegeneinander schlagen, wird erfindungsgemäß mindestens eine Distanzeinheit zum Aufnehmen der Kapillaren entlang der Länge der Kapillaren vorgesehen, wobei die Distanzeinheit dafür sorgt, dass zwischen benachbarten Kapillaren immer eine Mindestdistanz vorhanden ist.Whereas in the prior art damage to the capillaries is avoided by fixing the capillaries to one another, for example by cable ties, or manually laying them so that they do not strike against each other, at least one spacer unit is provided according to the invention for receiving the capillaries along the length of the capillaries the spacer unit ensures that there is always a minimum distance between adjacent capillaries.

Die Verwendung von Kabelbindern ist nachteilig, weil sie die benachbarten Kapillaren aneinanderdrücken. Aufgrund der unterschiedlichen Betriebsarten (sehr kalt, sehr warm) kann jedoch nicht immer gewährleistet werden, dass die Kapillaren auch immer aneinander anliegen.The use of cable ties is disadvantageous because they are the adjacent capillaries each press. Due to the different operating modes (very cold, very warm), however, it can not always be ensured that the capillaries always lie against one another.

Gemäß der Erfindung wird eine Distanzeinheit mit mehreren Löchern vorgesehen, wobei die Kapillaren durch die Löcher geführt werden und anschließend angeschlossen werden können. Zur weiteren Verbesserung der Befestigung der Distanzeinheiten an den Kapillaren können diese durch Löten, Schweißen, Kleben oder dergleichen an den Kapillaren befestigt werden.According to the invention, a spacer unit is provided with a plurality of holes, wherein the capillaries are passed through the holes and can then be connected. To further improve the attachment of the spacer units to the capillaries they can be attached to the capillaries by soldering, welding, gluing or the like.

Mit dem erfindungsgemäßen Distanzstück kann eine schwingsichere und platzsparende Verlegung der Einspritzkapillaren in einem Verdichter sichergestellt werden.With the spacer according to the invention, a vibration-proof and space-saving installation of the injection capillaries can be ensured in a compressor.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Further embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Vorteile und Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.Advantages and embodiments of the invention are explained below with reference to the drawing.

1 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Wärmeübertragers gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, 1 shows a perspective view of a heat exchanger according to a first embodiment of the invention,

2 zeigt eine schematische Darstellung einer Einspritzkapillare des Wärmeübertragers gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, 2 shows a schematic representation of an injection capillary of the heat exchanger according to the first embodiment,

3 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Distanzeinheit für die Einspritzkapillare gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, und 3 shows a perspective view of a distance unit for the injection capillary according to the first embodiment, and

4 zeigt eine Draufsicht auf ein Distanzstück für die Einspritzkapillare gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. 4 shows a plan view of a spacer for the injection capillary according to the first embodiment.

1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Wärmeübertragers gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Der Wärmeübertrager gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist vorzugsweise als ein Lamellenrohrwärmeübertrager ausgestaltet und kann als Verdampfer in einer Wärmepumpenvorrichtung verwendet werden. Der Wärmeübertrager 100 weist eine Vielzahl von Lamellenrohren 110 auf, durch welche Kältemittel fließen kann. Der Wärmeübertrager weist ferner eine Einspritzkapillareinheit 200 auf, welche dazu dient, das Kältemittel parallel in die verschiedenen Stränge des Verdampfers einzuspritzen. Die Einspritzkapillareinheit 200 weist ein erstes Ende 230 auf, in welches das Kältemittel eingespritzt wird. Anschließend teilt sich die Einspritzkapillareinheit 200 in mehrere parallele Einspritzkapillare 210 auf. Die jeweiligen Einspritzkapillaren 210 münden dann in die jeweiligen Stränge des Wärmeübertragers. Die jeweiligen Einspritzkapillaren können als dünnes Kupferrohr ausgestaltet sein. Aufgrund der Länge und des Innendurchmessers des Kupferrohres erfolgt ein Druckabfall des Kältemittels innerhalb der Einspritzkapillare. Dies ist vorteilhaft, um eine gleichmäßige Durchströmung der jeweiligen parallelen Stränge zu ermöglichen. Entlang der Länge der Einspritzkapillareinheit 200 sind (mindestens eines, vorzugsweise mehrere) Distanzstücke 220 vorgesehen. Diese Distanzstücke bzw. Distanzeinheiten 220 weisen Löcher 221 auf, durch welche die Einspritzkapillaren 210 eingeführt werden können. Durch die Anordnung der Löcher 221 in der Distanzeinheit 220 kann sichergestellt werden, dass die Einspritzkapillaren 210 auch bei Schwingungen nicht gegeneinander schlagen. 1 shows a perspective view of a heat exchanger according to a first embodiment. The heat exchanger according to the first embodiment is preferably configured as a finned tube heat exchanger and can be used as an evaporator in a heat pump device. The heat exchanger 100 has a variety of finned tubes 110 on, through which refrigerant can flow. The heat exchanger further comprises an injection capillary unit 200 which serves to inject the refrigerant in parallel into the various strands of the evaporator. The injection capillary unit 200 has a first end 230 on, in which the refrigerant is injected. Subsequently, the injection capillary unit splits 200 in several parallel injection capillaries 210 on. The respective injection capillaries 210 then open into the respective strands of the heat exchanger. The respective injection capillaries can be designed as a thin copper tube. Due to the length and the inner diameter of the copper pipe, a pressure drop of the refrigerant takes place within the injection capillary. This is advantageous in order to allow a uniform flow through the respective parallel strands. Along the length of the injection capillary unit 200 are (at least one, preferably several) spacers 220 intended. These spacers or spacers 220 show holes 221 on, through which the injection capillaries 210 can be introduced. By the arrangement of the holes 221 in the distance unit 220 can be ensured that the injection capillaries 210 do not hit each other even with vibrations.

2 zeigt eine perspektivische Darstellung einer Einspritzkapillareinheit für den Wärmeübertrager gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Die Einspritzkapillareinheit 200 weist ein erstes Ende 230 auf, in welches das Kältemittel eingespritzt wird. Anschließend wird das Kältemittel auf eine Vielzahl von parallelen Rohren 210 verteilt. Die Einspritzkapillareinheit gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel kann beispielsweise U-förmig (andere Ausgestaltungen sind ebenfalls möglich) ausgestaltet sein. Das zweite Ende 240 der Einspritzkapillareinheit 200 mündet dann in den Wärmeübertrager, so dass das Kältemittel in die Lamellenrohre des Lamellenrohrwärmeübertragers übertragen werden kann. 2 shows a perspective view of a Einspritzkapillareinheit for the heat exchanger according to the first embodiment. The injection capillary unit 200 has a first end 230 on, in which the refrigerant is injected. Subsequently, the refrigerant is applied to a plurality of parallel tubes 210 distributed. The injection capillary unit according to the first exemplary embodiment can be designed, for example, in the shape of a U (other embodiments are likewise possible). The second end 240 the injection capillary unit 200 then flows into the heat exchanger, so that the refrigerant can be transferred into the finned tubes of the finned tube heat exchanger.

3 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Distanzeinheit für die Einspritzkapillareinheit gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Die Distanzeinheit 220 weist eine Mehrzahl von Durchgangslöchern bzw. -bohrungen 221 auf. Der Innendurchmesser dieser Bohrungen 221 ist an den Außendurchmesser der Einspritzkapillaren bzw. des Kupferrohres angepasst. Somit kann die Distanzeinheit 220 – bevor die Einspritzkapillareinheit an dem Wärmeübertrager befestigt wird – so auf die Einspritzkapillareinheit geschoben werden, dass die Einspritzkapillare 210 durch die Löcher 221 geführt werden. Durch die Anordnung der Löcher 221 zueinander wird sichergestellt, dass immer ein Mindestabstand 224 zwischen den Löchern vorgesehen ist, so dass gewährleistet ist, dass die Einspritzkapillaren 210 nicht gegeneinander schlagen können, auch wenn es zu Schwingungen der Kapillaren kommt. Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist die Distanzeinheit im Querschnitt kreisförmig ausgestaltet. Alternativ dazu ist jedoch auch ein anderer Querschnitt wie beispielsweise ein rechteckiger Querschnitt oder ein ovaler Querschnitt möglich. 3 shows a perspective view of a distance unit for the injection capillary unit according to the first embodiment. The distance unit 220 has a plurality of through-holes 221 on. The inner diameter of these holes 221 is adapted to the outer diameter of the injection capillaries or the copper tube. Thus, the distance unit 220 - Before the injection capillary unit is attached to the heat exchanger - are pushed onto the injection capillary that the injection capillary 210 through the holes 221 be guided. By the arrangement of the holes 221 to each other it is ensured that there is always a minimum distance 224 is provided between the holes, so as to ensure that the injection capillaries 210 can not beat against each other, even if it comes to oscillations of the capillaries. According to the first embodiment, the spacer unit is circular in cross section. Alternatively, however, another cross section such as a rectangular cross section or an oval cross section is possible.

4 zeigt eine Draufsicht auf die Distanzeinheit von 3. Die Distanzeinheit 220 weist eine Mehrzahl von Durchgangslöchern bzw. Durchgangsbohrungen 221 auf. Die Durchgangsbohrungen 221 sind so angeordnet, dass zwischen benachbarten Durchgangsbohrungen immer ein Mindestabstand 224 vorgesehen ist. 4 shows a plan view of the distance unit of 3 , The distance unit 220 has a plurality of through-holes or through-holes 221 on. The through holes 221 are arranged so that between adjacent through holes always a minimum distance 224 is provided.

Der Wärmeübertrager gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel kann als ein Lamellenrohrwärmeübertrager ausgestaltet sein und kann in einem Verdampfer in einer Wärmepumpenvorrichtung vorgesehen sein, wobei das Kältemittel durch die Einspritzkapillareinheit in den Verdampfer eingespritzt wird.The heat exchanger according to the first embodiment may be configured as a finned tube heat exchanger and may be provided in an evaporator in a heat pump device, the refrigerant being injected into the evaporator through the injection capillary unit.

Die Distanzeinheit 220 kann beispielsweise aus Kunststoff hergestellt werden. Die Distanzeinheit gemäß der Erfindung kann beispielsweise durch Verkleben, Verlöten oder Verschweißen mit bzw. an den Kapillaren befestigt werden, so dass ein Verrutschen der Distanzeinheit verhindert werden kann.The distance unit 220 can be made of plastic, for example. The spacer unit according to the invention can be attached, for example, by gluing, soldering or welding to or on the capillaries, so that slipping of the spacer unit can be prevented.

Die Distanzeinheit 220 kann auch aus Metall hergestellt sein, so dass die Kapillaren beispielsweise mittels Verlöten oder Verschweißen an der Distanzeinheit befestigt werden können, um ein Verrutschen der Distanzeinheit zu vermeiden.The distance unit 220 can also be made of metal, so that the capillaries can be fastened to the spacer unit, for example by means of soldering or welding, in order to prevent the spacer unit from slipping.

Die Erfindung betrifft ebenfalls eine Wärmepumpenvorrichtung mit einem Kältekreislauf, der einen Verdampfer, einen Verdichter, einen Verflüssiger und ein Expansionsventil aufweist. Der Verdampfer kann hierbei beispielsweise als ein Lamellenrohrwärmeübertrager gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ausgestaltet sein. Hierbei kann eine Einspritzkapillareinheit gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel vorgesehen sein, um das Kältemittel in den Verdampfer einzuspritzen.The invention also relates to a heat pump device with a refrigeration cycle comprising an evaporator, a compressor, a condenser and an expansion valve. The evaporator can be designed, for example, as a finned tube heat exchanger according to the first embodiment. Here, an injection capillary unit according to the first embodiment may be provided to inject the refrigerant into the evaporator.

Claims

Heat pump device, with a refrigerant circuit, an evaporator ( 100 ), a compressor, a condenser, and an expansion valve, wherein the evaporator ( 100 ) as a heat exchanger ( 100 ) and an injection capillary unit ( 200 ) for injecting refrigerant into the evaporator ( 100 ), wherein the injection capillary unit ( 200 ) at least two injection capillaries ( 210 ) and at least one distance unit ( 220 ) with at least two through holes ( 121 ), wherein the through holes ( 221 ) are arranged such that a minimum distance ( 224 ) is provided therebetween, wherein the inner diameter of the through hole ( 221 ) to an outer diameter of the injection capillaries ( 210 ) is adjusted.

Heat pump device according to claim 1, wherein the distance unit ( 220 ) consists of plastic.

Heat pump device according to claim 2, wherein the distance unit ( 220 ) by gluing with the capillaries ( 210 ) of the injection capillary unit ( 200 ) to prevent slippage of the distance unit ( 220 ) to avoid.

Heat pump device according to claim 1, wherein the material of the spacer unit ( 220 ) Represents metal.

Heat pump device according to claim 5, wherein the distance unit ( 220 ) is joined to the capillaries by soldering or welding to prevent slippage of the spacer unit.

Evaporator for a heat pump device, with a heat exchanger ( 100 ) and an injection capillary unit ( 200 ) for injecting refrigerant into the heat exchanger ( 100 ), wherein the injection capillary unit ( 200 ) at least two injection capillaries ( 210 ) and at least one distance unit ( 220 ), wherein the distance unit ( 220 ) at least two through holes ( 221 ) whose inner diameter to an outer diameter of the injection capillaries ( 210 ), the through-holes ( 221 ) are arranged such that a minimum distance ( 224 ) is provided in between.