DE3023089A1 - Duo-kaeltemittelverdampfer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Verdampfer für den Wärmeaustausch zwischen einem Kältemittelkreislauf einer Wärmepumpe mit zwei Verdichtern und einem flüssigen Wärmeträger.

In der Praxis werden häufig Heizungsanlagen mit zwei Wärmepumpen vorgesehen, die jeweils einen Verdampfer benötigen. Dadurch ergibt sich eine aufwendige und viel Platz beanspruchende Montage von zwei Verdampfern. Die dabei verwendeten Verdampfer bilden sowohl für das Kältemittel als auch für das als Wärmeträger häufig verwendete Wasser unerwünscht hohe Widerstände, die zu Leistungsverlusten führen und eine Einfriergefahr bedeuten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Verdampfer für Wärmepumpenanlagen mit zwei getrennten Kältekreisläufen zu schaffen, der auf engstem Raum die zur Verfügung stehende Primärenergie optimal ausnutzt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der eingangs erwähnte Verdampfer ein rohrförmiges Gehäuse mit drei Kammern aufweist, die axial verschoben angeordnet sind und daß der flüssige Wärmeträger über die mittlere Kammer einleitbar ist und danach die beiden anderen Kammern durchströmt, in denen jeweils eine wendelförmig ausgebildete Kühlmittelschlange vorgesehen ist.

Durch diesen Aufbau ergibt sich neben einer platzmäßig günstigen Anordnung ein guter Wärmeaustausch.

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Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt und zeigt den Verdampfer in einem axialen Schnitt in teilweise perspektivischer Ansicht.

Der Verdampfer zur Abkühlung flüssiger Medien dient in einer Wasser-Wasser-Wärmepumpe zur Aufnahme von Wärme aus einem Wasserkreislauf und zur Abgabe dieser Wärme an ein Arbeitsmittel oder Kältemittel. Der erfindungsgemäße Verdampfer besteht aus einem rohrförmigen Gehäuse 1, das an seinen Stirnseiten jeweils mit Hilfe eines angeflanschten Gehäusedeckels 6 verschlossen ist. Der im wesentlichen zylinderförmige Innenraum des rohrförmigen Gehäuses 1 wird durch zwei scheibenförmige Zwischenwände 7 und 8 in drei Kammern 2, 9 und 10 aufgeteilt, wobei die mittlere Kammer 2 wesentlich kleiner ist und als zentraler Verteilungsraum für Wasser dient, das durch einen Einlaßstutzen am Umfang des rohrförmigen Gehäuses 1 in die Kammer 2 geleitet wird.

In den scheibenförmigen Zwischenwänden 7 und 8 sind jeweils Austrittsöffnungen 12, 13 vorgesehen, durch die das Wasser die Kammer 2 in axialer Richtung des Gehäuses 1 über jeweils an den Zwischenwänden 7 und 8 befestigte Einspritzrohre 3 verläßt. Die Einspritzrohre 3 sind vorzugsweise auswechselbar in an den Zwischenwänden 7, 8 angeordnete Verbindungsstücke 14, 15 eingeschraubt. Die Einspritzrohre 3 verjüngen sich jeweils an ihrem von den Zwischenwänden 7, 8 wegweisenden Ende konisch. Im Bereich der konischen Verjüngung sind entlang dem Umfang um 90^e radial versetzte Schlitze 16 vorgesehen, so daß das die

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Einspritzrohre 3 verlassende Wasser eine Bewegungskomponente sowohl in radialer als auch in axialer Richtung aufweist.

Das mit Hilfe der Einspritzrohre 3 in die Kammern 9 und 10 eingebrachte Wasser verläßt die Kammern 9, 10 über in der Nähe der Zwischenwände 7₉ 8 angeordnete Auslaßstutzen 17.

Um dem durch die Kammern 2, 9, 10 strömenden Wasser, die zum Betrieb der Wärmepumpe erforderliche Wärme zu entnehmen, sind in den Kammern 9 und 10 jeweils wendelförmig verlaufende Kühlmittel schlangen 5 angeordnet, die von einem Arbeitsmittel oder Kühlmittel des Kühlmittelkreisiaufes durchströmit werden. Die Anordnung ist dabei derart getroffen, daß die Strömungsrichtung des Kältemittels gegen die Strömungsrichtung des abzukühlenden Wassers verläuft. Um die Wärmeübertragung zu verbessern, können die Kühlmittel schlangen 5 mit Rippen in an sich bekannter Anordnung versehen sein.

In der Nähe der Auslaßstutzen 17 sind jeweils Abweisbleche 4 angeordnet, die sich entlang dem Innenumfang des rohrförmigen Gehäuses 1 erstrecken und eine linsenförmige Berandung haben, wobei der eine Rand entlang dem Innenumfang des Gehäuses 1 verläuft. Durch die Abweisbleche 4 werden die Strömungsverhältnisse im Innern der Kammern 9 und 10 verbessert, ein intensiverer Wärmeaustausch ermöglicht und verhindert, daß noch nicht genügend abgekühltes Wasser in der Nähe der Auslaßstutzen 17 auf direktem Wege das Gehäuse 1 verlassen kann.

Der Verdampfer weist, wie oben beschrieben, einen einzigen Einlaßstutzen 11 für das abzukühlende Wasser auf. Für das Kältemittel sind zwei getrennte Kältemittel kreisläufe durch die Kältemittel-

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schlangen 5 vorgesehen. Dadurch ist es möglich, eine Wärmepumpenanordnung mit zwei Verdichtern zu schaffen, ohne zwei getrennte Verdampfergehäuse vorzusehen, die jeweils eine getrennte Verrohrung für das durchströmende Wasser erfordern. Bei dem erfindungsgemäßen Verdampfer wird lediglich ein einziger Einlaßstutzen 11 benötigt, der zwischen zwei Auslaßstutzen 17 angeordnet ist. Dadurch ergibt sich eine besonders einfache Installation, wobei der Verdampfer beispielsweise in vertikaler oder horizontaler Lage montiert werden kann. Durch die kompakte Bauweise des Verdampfers wird der wassersei ti ge als auch der kältemittel sei ti ge Druckverlust verringert, was sich günstig auf die Leistungsaufnahme der Wärmepumpe und der Primärpumpe einer Heizung auswirkt. Außerdem spart die kompakte Bauweise Platz und senkt die Montagekosten.

Eine Reinigung des erfindungsgemäßen Verdampfers läßt sich auf einfache Weise nach Abnahme der Gehäusedeckel 6 durchführen. Nach dem Herausnehmen der Kühlmittel schlangen 5 können auch die Einspritzrohre 3 herausgeschraubt und gereinigt werden. Somit ergibt sich neben einer vereinfachten Montage auch eine leichte Wartung.

Bei dem neuen Verdampfer ist auch die Einfriergefahr reduziert, da der Strömungswiderstand besonders klein ist und somit verhältnismäßig hohe Strömungsgeschwindigkeiten erreicht werden.

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Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE

   M ή Verdampfer für den Wärmeaustausch zwischen einem Kältemittelkreislauf einer Wärmepumpe mit zwei Verdichtern und einem flüssigen Wärmeträgermedium, dadurch gekennzeichnet, daß er ein rohrförmiges Gehäuse (1) mit drei Kammern (2, 9, 10) aufweist, die axial verschoben angeordnet sind und daß der flüssige Wärmeträger über die mittlere Kammer (2) einleitbar ist und danach die beiden anderen Kammern (9, 10) durchströmt, in denen jeweils eine wendelförmig ausgebildete Kühlmittelschlange (5) vorgesehen ist.

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   Beim Oberidndesypncht Prof Dr Bapperl Dr Selbherr Hofer

   Dr l_ubbe^rt MCL (ChiLagO). Dr Frhr ν Rummel LL M (Berkeley) Dr Schmid

   Beim Landgericht Dr Witz. Dr 5eibherr Hofer. Dr Lubbert

   Dr Frhr ν Rummel Dr Schmid Mn-~.r

   Beim Europäischen Patentamt zugelassene Vertreier Dr Ing Rarkette Deutsche Bank Nr 160 846 BLZ 680 7CX) 30 Dresdner Bank Nr 4101212 BLZ 680 8OO 30 Vülksbank Freiburg Nr 10104 O9. BLZ 68Ο9ΟΟΟΟ Sparkesse Fre-burg Nr 3 282 211 BLZ 680 50101 Postscheckkonto Karlsruhe 403 29 758

   ORIGINAL INSPECTED
2. 2. Verdampfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Kammer (2) über Einspritzrohre (3) mit den die Kühlmittelschlangen (5) enthaltenden Kammern (9, 10) verbunden ist.
3. 3. Verdampfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzrohre (3) bis in die Nähe des Gehäusedeckels (6) ragen und sowohl radial (16) als auch axial durchbrochen sind.
4. 4. Verdampfer nach Anspruch 2₅ dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzrohre (3) ein konisches Ende aufweisen.
5. 5. Verdampfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stutzen (11, 12) zum Einlaß und Auslaß des flüssigen Mediums in unmittelbarer Nachbarschaft der Zwischenwände (7, 8) zwischen den Kammern (2, 9, 10) angeordnet sind.
6. 6. Verdampfer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßstutzen (17) mit Abweisblechen (4) abgeschirmt sind.
7. 7. Verdampfer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Kühlmittel schlange (5) entgegen der Strömungsrichtung des flüssigen Mediums durchströmt wird.

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