DE2156390B2 - Umlaufende waermepumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine umlaufende Wärmepumpe, bei der zwei als Wärmetauscher ausgebildete Gebläseläufer und ein mit einem dieser Wärmetauscher in einem hermetisch abgedichteten Kältemittelkreislauf verbundener Kompressor eine gemeinsam gelagerte umlaufende Einheit bilden, in der die beiden Wärmetauscher über eine gemeinsame Nabe miteinander in Verbindung stehen und im Nabenbereich ein Hilfswärmetauscher vorgesehen ist, der zwei Wärmetauscherelemente aufweist, die die inneren Kreisläufe der Gebläseläufer voneinander mechanisch koppelbar trennen und von denen jeweils einer dem Kreis eines umlaufenden Gebläsewärmetauschers zugeordnet ist.

Es wurde bereits eine umlaufende Wärmepumpe vorgeschlagen, bei der zwei als Wärmetauscher ausgebildete Gebläseläufer und eine Kompressionskältemaschine eine gemeinsam gelagerte umlaufende Einheit bildet, in der die beiden Wärmetauscher über eine gemeinsame Nabe miteinander in Verbindung stehen, wobei im Nabenbereich ein weiterer Wärmetauscher vorgesehen ist, der die inneren Kreisläufe der Gebläseläufer voneinander mechanisch koppelbar trennt, der einen relativ zu den Gebläseläufern kleinen Durchmesser hat und dessen eine Seite einen Teil des hermetisch abgedichteten Kompressorkreises bildet, welcher den inneren Kreis eines der beiden Gebläseläufer einschließt.

Die Wärmepumpe verbessert Kühlmaschinen mit Aggregaten beiderseits von Trennwänden, welche nur von den Verbindungsleitungen dieser Aggregate durchdrungen werden (US-Patent 24 21 773).

Gegenüber dieser älteren Vorrichtung besteht die Aufgabe der Erfindung darin, in einem Msuerdurchbruch mit kleinem Durchmesser einen Hilfswärmetauscher von solcher Konfiguration anzuordnen, daß die beiden Elemente des Hilfswärmetauschers leicht zusammenfügbar und dadurch leicht montierbar sind und sich dabei doch ein sicherer Wärmekontakt herstellen läßt.

Diese Aufgabe löst die Erfindung dadurch, daß die Wärmetauscherelemente des Hilfswärmetauschers ineinander greifbare Flächen haben, durch die die beiden Wärmetauscherelemente miteinander in Wärmetausch stehen können.

Anhand der Figuren wird die Erfindung beispielsweise erläutert.

Die Fig. la und I b zeigen die zerlegten Bauelemente des Gerätes im Schnitt

F i g 2 zeigt das Gerät im eingebauten Zustand

F i g. 3 zeigt einen axial verlaufenden Schnitt im Peripheriebereich.

Fig. 1 in einem Flansch 1, der zum Schutz gegen Verschmutzung in einen Kotflüge! 2 übergeht, ist die Hohlwelle 3 gelagert. Auf diese Welle wird durch die magnetisch durchlässige Kalotte 4 und die Wandung 5 ein hermetisch geschlossener Raum 6 gebildet, in dem sich ein Elektromotorenanker 7 mit Käfigwicklung 8, der Kompressorläufer 9 und der Kompressorstator 10 befinden. Die Wandung 5 bildet mit einer Radscheibe 11 eine Einheit. Die Radscheibe U weist Kanäle 12 auf, die mit einseitig geschlossenen Rohren 13 kommunizieren. Mit den Rohren 13 stehen ring- oder wendeiförmige Rippen 14, vorzugsweise aus sehr dünnem Aluminiumblech, in gut wärmeleitender Verbindung. Am entgegengesetzten Ende der Welle 3 ist die Welle mit einer Scheibe 15 verbunden, diese Scheibe 15 ist mit einem konischen Gehäuse 16, welches von einem Rohr 17 durchsetzt wird, hermetisch dicht verbunden. Vom

-15 Kompressor führt eine Leitung 18 in die Kanäle 12, an der Peripherie 19 wird ein in F i g. 3 gezeigter Ringraum gebildet, von dem eine Kapillare 20 für die Rückführung des Kältemittelkondensats zu den Düsen 21 führt, während eine zweite Kapillare 22 für die Rückführung

to des Schmieröls von dieser Stelle bis zum Lagerspalt des Kompressors führt. Der Stator 23 ist mit dem Flansch 1 fest verbunden. Soll die beschriebene Baugruppe in Betrieb genommen werden, so muß der innenraum 6 sowie das kegelige Element 24 des Hilfswärmetauschers zusammen mit den Kanälen 12 und 13 evakuiert werden und mit Sattdampf eines Kältemittels, z. B. Frigen (Freon) 22 in bekannter Weise gefüllt werden. Werden alsdann die Spulen 25 des Stators 23 mit Energie versorgt, so rotiert der Anker 7 mit der Asynchrondrehzahl, z. B. 2900" relativ zum Stator 23. Über den Läufer 9 des Kompressors wird ein Reaktionsmoment auf das Gehäuse 10 des Kompressors übertragen, dieses veranlaßt eine gleichsinnige Umdrehung des umlaufenden Wärmetauschers 11,13,14. Durch die Rotation des Wärmetauschers wird Luft gemäß Pfeil 26 angesaugt und gemäß Pfeil 27 ausgeblasen. Das verdichtete Kältemittelgas kondensiert in den Kanälen 13 und sammelt sich aufgrund der Fliehkraft im Peripheriebereich 19, gelangt dann durch die Kapillare 20 zu den Düsen 21, spritzt dort an die Innenwand des Hilfswärmetauschers 16 und verdampft dort unter Wärmeentzug. Die Baueinheit A bildet also eine Kältemaschine.

Die Baueinheit S besteht wiederum aus einem

tiS rotierenden Wärmetauscher mit Rohren 28, die in die Kanäle 29 der hohlen Radscheibe 30 hineinragen und je eine nach innen weisende öffnung 31 aufweisen. Das Innere der hohlen Radscheibe 30 kommuniziert mit dem

Inneren des zweiten Elementes 32 des Hilfswärmetauschers, das nach innen hin durch eine Wandung 33 aus elastisch verformbarem Material, z. B. sehr dünnwandigem Edelstahl, begrenzt ist. Im Inneren 28,29,30,32 der Baueinheil B befindet sich eine geringe Menge niedersiedender Flüssigkeit, im übrigen deren Sattdampf.

Baueinheit Cbildet ein Gehäuse für den umlaufenden Wärmetauscher, Einheit B.

Baueinheit D besteht aus einem Flansch 34, aus Muttern 35 und aus einer Gehäuseplatte 36, zur Montage wird Baueinheit A durch eine relativ kleine öffnung 37 der Wandung £ hindurchgesteckt und durch die Baueinheit D mit der Wandung Ebefestigt. Danach wird Baueinheit B mit Baueinheit A durch Mutter F zusammenmontiert. Die Wandung 33 gelangt dadurch in unmittelbaren metallischen Kontakt mit der Wandung 16. Der metallische Kontakt kann dadurch verbessert werden, daß eine der sich berührenden Obe-flächen mit einer dünnen Schicht eines sehr niederschmelzenden Metalls überzogen ist. Durch einmaliges geringes Aufheizen bis auf oberhalb des Schmelzpunktes dieses Metalls füllt dann dieses Metall alle verbleibenden Zwischenräume aus oder führt sogar zu einer Verlötung. Das Gehäuse, Baueinheit C wird alsdann an der Gehäuseplatte 36 befestigt und dann Filter 38 in die Frontplatte eingesetzt.

Nunmehr kann die Maschine in Betrieb genommen werden. An der Wandung 33 erfolgt gemäß der symbolischen Tröpfchen 39 Kondensation. Das Kondensat wird durch Fliehkraft gemäß Pfeile 40 in die öffnungen 31 geschleudert, verteilt sich in den Rohren 28 und verdampft dort. Der Dampf strömt durch die Kanäle 29 und das Innere der Radscheibe 30 in den Raum 32 zurück.

Wenn das Gerät zur Wärmeerzeugung eingesetzt werden soll, ist der Kreislauf in der Baueinheit A in bekannter Weise umzuschalten. Im

Hilfswärmetauscherelement 24 entsteht alsdann Wärme. Auf der Oberfläche der Wandung 33 erfolgt alsdann Verdampfung und in den Rohren 28 Kondensation. Der

ίο Rücktransport des Kondensates würde dann in der von Heatpipes bekannten Weise durch saugfähige innere Oberflächen der Rohre 28, der Kanäle 29 und der inneren Oberflächen des Elementes 32 erfolgen.

Das Gehäuse C weist eine gewellte perforierte Wandung 42 auf, durch die die Luft hindurchtritt, das Spritzwasser jedoch aufgefangen wird. Dieses sammelt sich in der Rinne 43 und wird durch die Spritzscheibe 44 hochgespritzt und durch einen Schlauch 48 nach außen, vorzugsweise auf die Rippen 14, befördert.

Fig.2 zeigt den Einbau des Gerätes unterhalb eines Fensters. Außerhalb des Hauses befindet sich die Baueinheit A, innerhalb des Gehäuses C die Baueinheit

F i g. 3 zeigt einen in der Rotationsachse liegenden Schnitt, ein Rohr 13, die ringförmigen Rippen 14 und den Peripheriebereich 19 mit den Kapillarrohren 20 und 22. An der Peripherie sammelt sich das in den Rohren 13 entstehende Kaltmittelkondensat 45, welches einen äußeren Ring 46 bildet, während sich weiter nach innen ein Schmierölring 47 abscheidet. Dementsprechend ragt die Kapillare 22 auch nur bis in den Schmierölring 47 hinein.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   I. Umlaufende Wärmepumpe, bei der zwei als Wärmetauscher ausgebildete Gebläseläufer und ein mit einem dieser Wärmetauscher in einem hermetisch abgedichteten Kältemittelkreislauf verbundener Kompressor eine gemeinsam gelagerte umlaufende Einheit bilden, in der die beiden Wärmetauscher über eine gemeinsame Nabe miteinander in Verbindung stehen und im Nabenbereich ein Hilfswärmetauscher vorgesehen ist, der zwei Wärmetauscherelemente aufweist, die die inneren Kreisläufe der Gebläseläufer voneinander mechanisch koppelbar trennen und von denen jeweils einer dem Kreis eines umlaufenden Gebläsewärmetauschers zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmetauscherelemente (24, 32) des Hilfswärmetauschers ineinander greifbare Flächen (16, 33) haben, durch die die beiden Wärmetauscherelemente miteinander in Wärmetausch stehen können.
2. 2. Umlaufende Wärmepumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ineinandergreifenden Flächen der Wärmetauscherelemente einander entsprechende rotationssymmetrische Flächen sind.
3. 3. Umlaufende Wärmepumpe nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil der Oberflächen einer der ineinandergreifenden Flächen (16 oder 33) der Wärmetauscherelemente mit einem Metall mit niedrigem Schmelzpunkt beschichtet ist.