DE3423240A1

DE3423240A1 - Evaporator

Info

Publication number: DE3423240A1
Application number: DE19843423240
Authority: DE
Inventors: Hartmuth 5632 Wermelskirchen Diesing; Peter Goebel
Original assignee: Joh Vaillant GmbH and Co
Current assignee: Vaillant GmbH
Priority date: 1983-08-01
Filing date: 1984-06-23
Publication date: 1985-02-21

Abstract

Evaporator for an absorption heat pump having a heat exchanger element, below which a heated sump for condensate is arranged which is heated by the off-gases of a burner of the heat pump expeller. In a further development of the invention, where the heat pump is designed as a compression heat pump driven by an internal combustion engine, the sump is heated by exhaust gases of an internal combustion engine.

Description

Joh.Vaillant GmbH u. Co

DE ?098 A"DE? 098 A "

23. JuIi 1984July 23, 1984

Evaporator

Die vorliegende Erfindung bezieht sieh auf einen Verdampfer für eine Wärmepumpe gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs .The present invention relates to an evaporator for a heat pump according to the preamble of the main claim .

Es ist bekannt, Verdampfer von Wärmepumpen durch gesonderte Beheizungsvorrichtungen abzutauen und das vom Verdampfer abtropfende aufgetaute Kondensat durch Rohrleitungen abzuführen. Bei diesem Stand der Technik wird nicht berücksichtigt, daß nicht nur flüssiges, sondern auch festes Kondensat vom Wärmetauscherelement des Verdampfers abtropft beziehungsweise abfällt, wobei es insbesondere geschehen kann, daß das Eiskristalle aufweisende feste Kondensat im unteren Bereich des Verdampfers sich stückweise sammelt, gegebenenfalls wieder zusammenfriert und die Kondensatablaufeinrichtung zusetzt. Damit wird der Verdampfer funktionsunfähig, mindestens arbeitet die zugehörige Wärmepumpe mit einemIt is known to defrost evaporators of heat pumps using separate heating devices and that of the evaporator Drain thawed condensate that drips off through pipes. In this state of the art does not take into account that not only liquid, but also solid condensate from the heat exchanger element the evaporator drips or falls off, wherein In particular, it can happen that the solid condensate containing ice crystals is in the lower region of the evaporator collects piece by piece, possibly again freezes together and clogs the condensate drainage device. This makes the vaporizer inoperable, at least the associated heat pump works with one

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sehr schlechten Wirkungsgrad.very poor efficiency.

Der vorliegenden Erfindung Hegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Verdampfer mit einer Abtau- und Kondensatsammelvorrichtung zu schaffen, die beheizt -werden kann, um so das Kondensat in flüssiger Form anfallen zu lassen, so daß es kontinuierlich und störungsfrei abgeführt werden kann.The present invention is therefore based on the object an evaporator with a defrost and condensate collection device to create that can be heated in order to allow the condensate to accumulate in liquid form, so that it can be discharged continuously and without interference can.

Die Lösung dieser Aufgabe liegt in den kennzeichnenden Merkmalen der nebengeordneten Ansprüche.The solution to this problem lies in the characterizing features of the independent claims.

Weitere Ausgestaltungen und besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche beziehungsweise gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor, die Ausführungsbeispiele der Erfindung sind der Figuren eins bis drei näher erläutert.Further refinements and particularly advantageous developments of the invention are the subject of the subclaims or are based on the following description the exemplary embodiments of the invention are explained in more detail in FIGS.

Es zeigen:Show it:

Figur eins einen Verdampfer für eine Gas-Absorptionswärmepumpe im Querschnitt,Figure one shows an evaporator for a gas absorption heat pump in cross section,

Figur zwei einen Verdampfer für eine Gasmotor-Kompressionswärmepumpe, gleichfalls im QuerschnittFigure two an evaporator for a gas engine compression heat pump, also in cross section

und Figur drei eine perspektivische Ansicht mit Teilschnitt der Auffangwanne für einen Verdampfer nach den Figuren eins oder zwei.and FIG. three is a perspective view with partial section the drip pan for an evaporator according to figures one or two.

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In allen drei Figuren bedeuten gleiche Bezugszeichen jeweils die gleichen Einzelheiten.In all three figures, the same reference symbols denote the same details.

Der aus der Figur eins hervorgehende Verdampfer 1 weist ein Wärmetauscherelement 2 auf, das in eine Rohrleitung 3 eingefügt 1st, die eine Luftansaugöffnung 4 und eine Luftauslaßöffnung 5 aufweist. In der Nahe dieser Luftauslaßöffnung 5 ist ein von einem Elektromotor 6 angetriebener Ventilator 7 angeordnet. Das Wärmetauscherelement 2 weist Quaderform auf und ist hochkantstehend in die Rohrleitung 3 eingefügt. Somit ist eine der Schmalflächen des Verdampfers nach unten gerichtet. An die Unterseite des Wärmetauscherelementes 2 ist eine Auffangwanne 8 abnehmbar angeschlossen, die zwei Seitenflächen 9 und 10 und eine Bodenfläche 11 aufweist. Die Wanne besitzt etwa Quaderform, die Bodenfläche 11 1st zur Mitte und zu einem Ende hin geneigt, damit flüssiges Kondensat abfließen kann. An der tiefsten Stelle der Bodenwanne ist ein Siphon 12 angeordnet, der an seinem tiefsten Punkt 13 offen ist. Die Auffangwanne 8 ist in einem allseitigen Abstand 14 von einer äußeren Wanne 15 umgeben, die demgemäß gleichermaßen Quaderform aufweist. Auch diese äußere Wanne weist zwei Seitenflächen 16 und 17 und eine Bodenfläche 18 auf. Auch diese Bodenfläche ist zur Mitte hin und zu einem Ende geneigt. Von der Bodenfläche 18The evaporator 1 shown in FIG. 1 has a heat exchanger element 2 which is inserted into a pipeline 3 is inserted, which has an air intake opening 4 and an air outlet opening 5. Close by this air outlet opening 5 is one of an electric motor 6 driven fan 7 arranged. The heat exchanger element 2 has a cuboid shape and is standing on edge inserted into the pipe 3. Thus one of the narrow surfaces of the evaporator is directed downwards. On the underside of the heat exchanger element 2, a drip pan 8 is detachably connected, which two side surfaces 9 and 10 and a bottom surface 11 having. The tub is roughly cuboid, the bottom surface 11 is inclined towards the center and towards one end, so that liquid condensate can flow away. A siphon 12 is arranged at the lowest point of the floor pan, which is open at its lowest point 13. The collecting trough 8 is at a distance 14 on all sides surrounded by an outer trough 15, which accordingly likewise has a parallelepiped shape. This outer tub too has two side surfaces 16 and 17 and a bottom surface 18 on. This floor surface is also inclined towards the center and towards one end. From the floor area 18

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geht konzentrisch zum Siphon 12 ein Kondensatabfluß 19 ab, der den Siphon 12 in einem ringförmigen Abstand 20 umgibt. Der Ringraum mündet in einer Sammelwanne 21.a condensate drain is concentric to the siphon 12 19, which surrounds the siphon 12 at an annular distance 20. The annulus opens into a collecting trough 21.

An den Zwischenraum 20 ist ein Einlaßstutzen 23 für Abgase eines Gasbrenners angeordnet, der den Austreiber der Absorptionswärmepumpe beheizt. Die Abgase, die in den Ringraum 20 eingeblasen werden, gelangen aus dem Ringraum 20 in den Zwischenraum 14, der über eine öffnung 24 im Mantel der Rohrleitung 3 stromab des Wärmetauscherelementes 2 in den Innenraum 25 der¹ Rohrleitung einmündet. Die Gase werden zusammen mit der Luft vom Ventilator 7 angesaugt.An inlet connection 23 for exhaust gases from a gas burner, which heats the expeller of the absorption heat pump, is arranged at the intermediate space 20. The exhaust gases that are blown into the annular space 20 pass from the annular space 20 into the intermediate space 14, which opens via an opening 24 in the jacket of the pipe 3 downstream of the heat exchanger element 2 into the interior 25 of the ¹ pipe. The gases are sucked in together with the air by the fan 7.

In weiterer Ausgestaltung des Verdampfers nach Figur eins ist es möglich, von der durch die Eintrittsöffnung 4 der Rohrleitung 3 eintretenden Luft einen Teilstrom über eine Öffnung 26 abzuzweigen und unter Umgehung des Wärmetauscherelementes 2 unmittelbar in den Innenraum der Auffangwanne 8 zu leiten. Die Auffangwanne 8 ist über einen weiteren nicht gezeichneten Durchlaß mit dem abströmsei tigen Raum 25 der Rohrleitung 3 verbunden. Auf diese Art und Weise ist es möglich, Luft aus der Atmosphäre unter Umgehung des Wärmetauscherelements durch die Auffangwanne 8 zu leiten, um diese samt ihrem InhaltIn a further embodiment of the evaporator according to FIG the pipe 3 entering air to branch off a partial flow via an opening 26 and bypassing the heat exchanger element 2 to lead directly into the interior of the drip pan 8. The drip pan 8 is over Another passage not shown with the abströmsei term space 25 of the pipeline 3 is connected. on this way it is possible to pass air from the atmosphere by bypassing the heat exchanger element the drip pan 8 to lead to this and its contents

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zu erwärmen.to warm up.

Die Funktion des Verdampfers gemäß Figur eins ist ansonsten folgende: Bei in Betrieb befindlichem Ventilator 7 wird Luft durch den Einlaß 4, durch das Wärmetauscherelement 2 in den Raum 25 befördert, den sie durch den Luftauslaß 5 wieder verläßt. Bei tiefen Außentemperaturen und hohem Feuchtegehalt der aus der Atmosphäre entnommenen Luft wird diese Feuchtigkeit in Form von Eis am Wärmetauscherelement niedergeschlagen. Bei Auftauphasen am Wärmetauscherelement wird dieses Eis seiner Oberfläche flüssig, so daß es stückweise am Wärmetauscherelement nach unten rutscht und in die Auffangwanne abfällt. Um hier ein Zufrieren des Eisinhalts zu verhindern, ist nun der Abgasstutzen des Austreibers mit dem Einlaßstutzen 23 verbunden. Somit tritt erwärmtes Rauchgas in einen Temperaturbereich von 50 ⁰C, je nach den Umständen des Betreibens des Austreibers oder der Gasmotor-Kompressionswärmepumpe in den Ringraum 2 geführt, und heizt somit zunächst den Siphon 12 auf. Weiterhin werden beim übergang des Abgases aus dem Ringraum 20 in den Zwischenraum 14 die Bodenfläche 11 und die Seitenflächen 8, 9 und 10 der Auffangwanne 8 beheizt. Hierbei kommt es zum Schmelzen des Kondensats, das infolge des eisfrei gehaltenen Siphons in die Sammelwanne abläuft. Da beim Aufheizen der Auffangwanne 8 das AbgasOtherwise, the function of the evaporator according to FIG. At low outside temperatures and high moisture content in the air extracted from the atmosphere, this moisture is deposited in the form of ice on the heat exchanger element. During thawing phases on the heat exchanger element, this ice becomes liquid on its surface, so that it slides down piece by piece on the heat exchanger element and falls into the collecting pan. In order to prevent the contents of the ice from freezing over here, the exhaust port of the expeller is now connected to the inlet port 23. Thus, heated flue gas enters a temperature range of 50 ^° C., depending on the circumstances of the operation of the expeller or the gas engine compression heat pump, guided into the annular space 2, and thus initially heats the siphon 12. Furthermore, when the exhaust gas passes from the annular space 20 into the intermediate space 14, the bottom surface 11 and the side surfaces 8, 9 and 10 of the collecting pan 8 are heated. This causes the condensate to melt, which drains into the collecting pan due to the siphon being kept free of ice. Since when the drip pan 8 is heated up, the exhaust gas

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seinerseits abgekühlt wird, scheidet es flüssiges Kondensat ab. Das flüssige Kondensat rinnt.über Seitenflächen 16 und 17 und die Bodenfläche 15 in den Ablaß L 19 ein und gelangt auch somit in den Bereich der Auffangwanne 21. Die Kondensate mischen sich und können über die Ablaßleitung 22 ablaufen beziehungsweise abgepumpt werden.is in turn cooled, it separates liquid condensate away. The liquid condensate runs over the side surfaces 16 and 17 and the bottom surface 15 into the outlet L 19 and thus also reaches the area of the collecting pan 21. The condensates mix and can run off via the drain line 22 or be pumped off.

Wesentlich für die Ausführung nach Figur eins ist, daß die unterhalb der Rohrleitung 3 und hier insbesondere unterhalb des Wärmetauscherelements 2 lösbar angeordnete Doppelkonstruktion aus den beiden Wannen 8 und 15 abgenommen werden kann und zu Reinigungszwecken in ihren Innenräumen offen zur Verfugung steht. Nach der Reinigung kann die Ooppelwannenkonstruktion wieder an der Unterseite des Wärmetauscherelementes 2 an die Rohrleitung 3 angeschraubt werden.It is essential for the embodiment according to Figure one that which is detachably arranged below the pipeline 3 and here in particular below the heat exchanger element 2 Double construction from the two trays 8 and 15 can be removed and for cleaning purposes is openly available in their interiors. After cleaning, the double tub construction can be used again the underside of the heat exchanger element 2 can be screwed to the pipe 3.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur zwei liegt der wesentliche Unterschied darin, daß dieser Verdampfer bei einer Kompressionswärmepumpe zur Anwendung kommt, wobei der Kompressor von einer Verbrennungsmaschine angetrieben wird. Wird eine solche Verbrennnungsmaschine von Dieselöl oder Benzin gespeist, befinden sich in den Abgasen des Motors nicht unerhebliche stark korrosiv wirkende Bestandteile. Aus diesem Grunde ist es unzweckmäßig, ein solches Abgas mit der Abluft stromab des Wärmetauscher-In the embodiment of Figure two is the essential The difference is that this evaporator is used in a compression heat pump, whereby the compressor is driven by an internal combustion engine. Becomes such a combustion engine of diesel oil or gasoline, there are not inconsiderable, highly corrosive components in the exhaust gases from the engine. For this reason it is inexpedient to mix such an exhaust gas with the exhaust air downstream of the heat exchanger

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elementes zu mischen. Aus diesem Grund entfällt bei dieser Lösung die Öffnung 24, aus diesem Grunde ist ein gesonderter Abgasauslaß 26 vorgesehen, der an den Zwischenraum 14 angeschlossen ist. Bei stark korrosiven Abgasen ist es auch bei einer Gas- oder Öl-Absorptionswärmepumpe richtiger, die Abgase über den gesonderten Abgasauslaß 26 direkt oder über einen Kamin in die Atmosphäre zu leiten. Ansonsten ergeben sich zur Ausführungsform nach Figur eins keine Änderungen.element to mix. For this reason, this does not apply Solution the opening 24, for this reason is a separate one Exhaust outlet 26 is provided which is connected to the intermediate space 14. For strongly corrosive exhaust gases it is also more correct for a gas or oil absorption heat pump to discharge the exhaust gases through the separate exhaust gas outlet 26 into the atmosphere directly or through a chimney. Otherwise, the embodiment according to Figure one no changes.

Aus der Figur drei geht die eigentliche Doppelwannenkonstruktion für die Kondensatauffangvorrichtung und die Aufheizung in der perspektivischen Ansicht hervor.From the figure three, the actual double pan construction for the condensate collecting device and the Heating is evident in the perspective view.

Hieraus ergibt sich, daß die gesamte Auffangwanne 8 als Blechteilverbundkörper gestaltet 1st, der aus einer nahezu quaderförmigen Innenwanne und einer die Innenwanne im Abstand an der Unterseite und die Seitenflächen umgebenden Außenwanne besteht.It follows from this that the entire collecting trough 8 is designed as a sheet metal composite body, which consists of almost one cuboid inner tub and one the inner tub at a distance on the underside and surrounding the side surfaces There is an outer tub.

Die gesamte Konstruktion der Auffangwanne 8 weist einen allseits überstehenden Flansch 30 auf, mit dem eine Befestigung der Unterseite der Rohrleitung 3 beziehungsweise an der Unterseite des Wärmetauscherelements 2 möglich ist.The entire construction of the drip pan 8 has a flange 30 protruding on all sides, with which a fastening the underside of the pipeline 3 or on the underside of the heat exchanger element 2 is possible.

Aus der Figur drei geht auch hervor, daß der Siphon 12 nicht im Mittenbereich der Wannenkonstruktion, sondernFrom the figure three it can also be seen that the siphon 12 is not in the central area of the tub construction, but

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etwa 1m Bereich einer Seite angeordnet 1st, und zwar an der Unterseite des Bodens. Sowohl die Innen- als auch die Außenwanne sind zum Siphon hin geneigt angeordnet, so daß flüssige Kondensationsprodukte zum Siphon abströmen können. Im Bereich der Böden 11 und 18 1st ein beide Böden verbindendes Umlenkblech 31 angeordnet, das mit der Seitenfläche 9 der Innenwanne beziehungsweise der Seitenwand 16 der Außenwanne über ein weiteres Ablenkblech 32 verbunden 1st. Die öffnung 24 erstreckt sich etwa über die Breite des Umlenkblechs 31 und ist an einem der Flanschbereiche 30 angeordnet, die eine der beiden Längserstreckungen der Wanne 8 definieren. Somit ergibt sich eine Abgasführung durch die Doppelwannenkonstruktion über den Einlaß 23, den Ringraum 20 in den Zwischenraum 14, wobei jeweils beiderseits des Umlenkblechs 31 ein Teilkanal gebildet wird. Die Abgase strömen somit in dem Zwischenraum 14 zunächst längs der einen Seite des Umlenkblechs 31 werden an einer der Schmalseiten der Wanne umgelenkt und strömen sodann an der Längserstreckung des Umlenksblechs 31 entlang zur parallel und im Abstand zum Umlenkblech 31 angeordneten öffnung 24, um hier den Zwischenraum 14 zu verlassen, und zwar alternativ gemäß Figur eins in den Innenraum 25 der Rohrleitung 3 oder gemäß der Alternative 2 in einen gesonderten Abgasauslaß 26.is arranged about 1m area on one side, namely on the underside of the floor. Both the indoor and the Outer tub are inclined towards the siphon so that liquid condensation products can flow off to the siphon. In the area of the floors 11 and 18 there is both floors connecting baffle 31 arranged, which with the side surface 9 of the inner tub or the side wall 16 of the outer tub is connected via a further deflector plate 32. The opening 24 extends approximately over the width of the baffle 31 and is arranged on one of the flange areas 30, which is one of the two longitudinal extensions of the tub 8 define. This results in an exhaust gas routing through the double pan construction the inlet 23, the annular space 20 into the intermediate space 14, with a partial channel on each side of the baffle 31 is formed. The exhaust gases thus initially flow in the space 14 along one side of the baffle 31 are deflected on one of the narrow sides of the tub and then flow along the longitudinal extension of the The deflection plate 31 along the opening 24, which is arranged parallel to and at a distance from the deflection plate 31, around the gap here 14 to leave, alternatively according to Figure one in the interior 25 of the pipeline 3 or according to of alternative 2 into a separate exhaust gas outlet 26.

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Hierdurch ist erreicht, daß nicht nur der Zwischenraum an der gesamten Unterseite der Innenwanne, sondern auch der seitlich stehende Zwischenraumanteil zwischen beiden Wannen von den Abgasen in einen definierten Strömungsweg durchzogen wird. This ensures that not only the gap on the entire underside of the inner tub, but also the space between the two Troughs is traversed by the exhaust gases in a defined flow path.

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Claims

Jon. Vail! Ant GmbH and Co.

DE-W98 / Τ

July 23, 1984

Expectations

Evaporator for a heat pump with a heat exchanger element, below which a heated collecting pan for condensate is arranged, thereby characterized in that when the heat pump is designed as an absorption heat pump, the drip pan (8) Heated by exhaust gases from a burner belonging to the expeller.

Evaporator for a heat pump with a heat exchanger element, below which a heated one Collecting pan for condensate is arranged, characterized in that in the formation of the Heat pump as an internal combustion engine-driven compression heat pump, the drip pan (8) from Exhaust gases from the internal combustion engine are heated 1st. ,.

Evaporator according to claim one or two, there-

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characterized in that the shape of the trough is adapted to the shape of the heat exchanger elements.

4. Evaporator according to one of claims one to three, characterized in that the flue gases Wind around the collecting tray (8) on the bottom and on the sides.

5. Evaporator according to one of claims one to four, characterized in that the collecting pan (8) is designed as an Ooppei tub construction, so that an inner tub with side parts (9, 10) and a bottom (11) of an outer tub with rare parts (16, 17) and one Floor (15) is surrounded by leaving an almost all-round gap (14) and that this space with an exhaust gas inlet port (23) and an outlet opening (24/26) in Connection.

6. Evaporator according to claim five, characterized in that the bottom areas (11/15) of the The outer and inner tubs are connected via a baffle plate (31).

7. Evaporator according to claim five or six, characterized in that in the region of the bottom (11/15) the double tub construction has a siphon

(12) is provided, which starts from the deepest point of the ßodenbereich (11) of the inner tub and opens into a collecting trough (21).

8. Evaporator according to one of claims one to seven, characterized in that. that the gap (14) of the drip pan (8) is in communication with an opening (24) which defines the space (14) with the interior (25) of the air line (3) downstream of the heat exchanger element (2) of the evaporator (1) connects.

9. Evaporator according to one of claims one to seven, characterized in that the space (14) is in communication via a separate drain connection (26).

10. Evaporator according to one of claims one to nine, characterized in that the bottom area (15) of the outer tub a drain line (19) goes out, the siphon (12) on all sides surrounding leaving an annular space (20), and that the lower end of the drain line (19) opens into the tub (21).

11. Evaporator according to one of claims one to ten, characterized in that the bottom areas (11/18) of both trays of the collecting tray

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(B) are designed to be inclined towards the siphon or to the drain line (19), so that the siphon or the drain line forms the lowest point of the two bottom areas.

12. Evaporator according to claim six, characterized in that that the baffle (31) is connected to a baffle (32), so that a U-shaped channel for the guidance of the exhaust gas between the two bottom areas (11/15) of the collecting tray (8) results.

13. Evaporator according to one of claims one to twelve, characterized in that the collecting pan (8) removable on the underside of the evaporator (1), on the underside of the heat exchanger element (2) or on the underside of the pipeline (3) is arranged.