EP1999417A1 - Kondensatabführung mittels kondensatverdampfung bei einem kühlgerät - Google Patents
Kondensatabführung mittels kondensatverdampfung bei einem kühlgerätInfo
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- EP1999417A1 EP1999417A1 EP07703085A EP07703085A EP1999417A1 EP 1999417 A1 EP1999417 A1 EP 1999417A1 EP 07703085 A EP07703085 A EP 07703085A EP 07703085 A EP07703085 A EP 07703085A EP 1999417 A1 EP1999417 A1 EP 1999417A1
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- condensate
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- pipe section
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- 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
- F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F25D21/00—Defrosting; Preventing frosting; Removing condensed or defrost water
- F25D21/14—Collecting or removing condensed and defrost water; Drip trays
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F17/00—Removing ice or water from heat-exchange apparatus
- F28F17/005—Means for draining condensates from heat exchangers, e.g. from evaporators
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- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
- H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
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- F25D2321/146—Collecting condense or defrost water; Removing condense or defrost water characterised by the pipes or pipe connections
Definitions
- the invention relates to a cooling device, in particular for a control cabinet, with a refrigeration circuit which has an evaporator, a condenser and a compressor, the condensate water being evaporated in a condensate evaporator having an electrically heatable condensation water receiving space.
- Such cooling devices are used, for example, for the air conditioning of switch cabinets, in which a number of electronic components are accommodated, which emit a considerable power loss in the form of heat.
- the condensate on the evaporator drips off and is collected in a condensate collector located below. It is known to supply the condensed water from the condensate collection container to an electrically heated condensate evaporator in a pump device, in which the condensate evaporates and is released into the environment as water vapor.
- the reaching of the filling limit of the condensate in the condensate collection container is determined by a sensor device or a float switch which on the one hand switches on the pump device and on the other hand the heating in the condensate evaporator.
- a cooling device is known from DE 198 17 247 A1, in which it is provided that a heating element is arranged directly in the condensate collecting container for evaporation of the condensed water, whereby a type of condensate evaporator is formed. Since such condensate evaporators may only have a small size due to the limited installation space, their evaporation capacity is low. When there is a large amount of condensate, this leads to condensate escaping via a safety overflow and being released into the environment via a drain hose. This can lead to unwanted puddles on the floor.
- the condensate evaporator used for this should be as compact and simple as possible.
- This object of the invention is achieved by a condensate evaporator with the features of claim 1 and by a cooling device with the features of claim 24.
- the receiving space for the condensate to be evaporated is formed by a pipe section, on the outside of which at least one heating element is arranged which is in thermal contact with the pipe section.
- At one end of the pipe section there is an inlet for the condensed water supplied and at the other end of the pipe section there is an outlet for the water vapor generated by the heating element from the condensed water.
- the structure of the condensate evaporator is particularly simple. Only a few components are used, so that on the one hand the manufacturing costs are low and on the other hand the functional reliability is given. With this condensate evaporator, it is possible to completely evaporate condensed water introduced into the receiving space, in particular if the heating element is operated continuously while the cooling device is in operation. With this measure it can be achieved that condensation water entering the receiving space is immediately heated and evaporated. An additional sensor system for determining liquid levels is not necessary.
- an inlet labyrinth can be formed at the condensation water inlet, which has an inlet opening that is open below the condensation water level and a backstop for that located in the pipe section evaporating condensate.
- the use of a pump device can also be saved, because according to a preferred embodiment it is provided that the inlet opening, which is open at the bottom, is in direct flow contact with a condensate collection container and is arranged below the condensation water level of the condensation water located in the condensate collection container.
- the backstop can be formed by a wall piece that is provided vertically upwards.
- the wall piece is inserted into the inlet labyrinth in such a way that it can only be flowed over by the inflowing condensation water on its upward-pointing edge.
- a water vapor outlet tube piece can be formed, which has an outlet opening that is open at the top and to which an outlet tube or an outlet hose can be connected. This represents a particularly simple form of water vapor removal from the cooling device.
- the condensate evaporator can have an evaporator unit which is formed from an arrangement consisting of at least the tube section, the heating element and a heat-resistant and heat-conducting molded part.
- This molded part holds the pipe section in a corresponding recess and also has a receptacle for the heating element.
- the molded part can be made of aluminum and, in particular, be produced using the aluminum extrusion process.
- the pipe section can be designed as a metal pipe section.
- a particularly good resistance to corrosion is achieved in that the pipe section is made of stainless steel.
- the tube section can have a circular cross section. This also enables particularly good heat transfer from the heating element to the condensed water to be evaporated.
- the evaporator unit can be located within a closed, waterproof housing can be arranged.
- the housing can comprise a housing part that encompasses the evaporator unit and extends parallel to the pipe section.
- a cover can be attached to each of the two open ends of this essentially hollow cylindrical housing part.
- an inlet cover is arranged at the inlet-side end of the pipe section and an outlet cover is arranged at the outlet-side end of the pipe section.
- the inlet-side end of the pipe section can extend into a corresponding through opening formed in the inlet cover, the inlet labyrinth being attached to the outside of the inlet cover facing away from the pipe section.
- the manufacturing outlay can be minimized and the number of housing parts can be reduced by designing the inlet cover with the housing part encompassing the evaporator unit as a one-piece plastic injection molded part and forming an approximately pot-shaped housing part for accommodating the evaporator unit. Furthermore, the inlet cover with the inlet labyrinth can also be designed as a one-piece plastic injection molded part.
- a receptacle for the heating element is provided in the evaporator unit and is open at least in the direction of the inlet cover and / or in the direction of the outlet cover for inserting the heating element when the housing or housing cover is not attached.
- the inlet cover or the outlet cover closes the respective receiving opening in the assembled state and secures the heating element.
- supply openings for the power supply of the heating element can be formed in the inlet cover and / or in the outlet cover.
- the housing cover can be connected to the housing part encompassing the evaporator unit by ultrasound welding.
- the condensate evaporator according to the invention can be used in a cooling device, in particular for a control cabinet, with a refrigeration circuit which has an evaporator, a condenser and a compressor.
- a condensate collection container can be provided for collecting the condensate water.
- the condensate collection container is in direct flow contact with the condensate evaporator, so that the condensate flows into the condensate evaporator due to its gravity.
- An additional conveyor, such as a pump, can be omitted.
- the condensate evaporator can be arranged directly on the condensate collection container.
- An even more compact arrangement can be realized in that the condensate evaporator is arranged in or on the condensate collection container, the inlet opening of the inlet labyrinth being arranged in the condensed water and below the condensed water level.
- the condensate evaporator can be heated permanently, at least while the cooling device is in operation.
- Figure 1 is a schematic side view and in section of a condensate evaporator according to the invention, which is arranged directly on a condensate collection container of a cooling device;
- FIG. 3 shows the condensate evaporator according to FIGS. 1 and 2 in a transparency representation and in a top view of the outlet cover.
- Figure 1 shows a schematic side view and in section of a condensate evaporator according to the invention, which is arranged directly on a condensate collecting container 22 of a cooling device, not shown, for a control cabinet.
- the cooling device has a refrigeration cycle with an evaporator, a condenser and a compressor.
- the condensate 12 accumulating on the cooling device is collected in the condensate collecting container 22.
- the condensate collection container can also be connected to the condensate evaporator via a pipe or hose line.
- the condensate evaporator can also be supplied directly with the condensate evaporator, ie no condensate collection container in the sense of FIG. 1 can be provided.
- the condensate 12 flows into the condensate evaporator via an inlet opening 32, which is in direct contact with the condensate 12 collected in the condensate collector 22 and below the condensate level 28.
- the condensate evaporator has an electrically heatable receiving space 10 for the condensed water 12 to be evaporated.
- the receiving space 10 is formed by a pipe section 14 made of stainless steel which runs horizontally in FIG. 1, on the outside of which a PTC heating element 16 which is arranged above the pipe section 14 and runs parallel to it is arranged and which is in thermal contact with the pipe section 14.
- a pipe section 14 made of stainless steel which runs horizontally in FIG. 1, on the outside of which a PTC heating element 16 which is arranged above the pipe section 14 and runs parallel to it is arranged and which is in thermal contact with the pipe section 14.
- At one end 18 of the pipe section 14 there is an inlet 20 for the condensed water 12 supplied from a condensate collection container 22 and at the other end 24 an outlet 26 for the water vapor generated by the heating element 16 from the condensed water.
- the PTC heating element 16 is permanently supplied with voltage during the operation of the cooling device or as long as condensation water accumulates thereon.
- the PTC heating element generates a constant surface temperature of approximately 220 ° C. This temperature is sufficient to heat and evaporate the condensed water in the pipe section 14.
- An inlet labyrinth 30 is formed on the condensed water inlet 20, which has an inlet opening 32 which is open at the bottom and a backstop for the condensed water 12 to be evaporated which is located in the pipe section 14.
- the backstop is formed by a wall piece 70 which is provided vertically upward, the wall piece 70 being inserted into the inlet labyrinth 30 in such a way that the inflowing condensed water can only flow over it at its upward-pointing edge. In its lower area, the wall piece 70 is tightly connected to the inlet labyrinth 30.
- the water vapor generated in the heated pipe section 14 emerges at the water steam outlet 26, which lies opposite the condensate inlet 20 and is shown in FIG. 1 on the right side of the pipe section 14.
- a water vapor outlet pipe section 34 is formed on the water vapor outlet 26 and has an outlet opening 36 which is open at the top and to which an outlet pipe (not shown) or an outlet hose can be connected.
- FIG. 2 shows a perspective exploded view of the condensate evaporator according to FIG. 1.
- the condensate evaporator is surrounded by a closed, watertight housing 44, which is shown in FIG. 2 in the open state during assembly, so that the internal structure of the condensate evaporator is particularly clear .
- the pipe section 14 has a circular cross section and is held within a heat-resistant and heat-conducting molded part 40.
- the molded part 40 is made of aluminum by extrusion.
- a substantially cylindrical recess 38 is provided in the molded part 40, which corresponds to the circular outer cross section of the pipe section 14. The pipe section 14 is pressed into this recess 38.
- the housing 44 has a housing part 46 encompassing the evaporator unit 14, 16, 40 and extending parallel to the pipe section 14.
- an inlet cover 48 is arranged on the housing part 46, which is designed as a one-piece plastic injection molded part with the housing part 46 encompassing the evaporator unit 14, 16, 40. As FIG. 2 shows, an approximately pot-shaped housing part 46, 48 is thus formed for receiving the evaporator unit 14, 16, 40.
- An outlet cover 50 can be mounted on the outlet-side end 24 of the pipe section 14.
- the receptacle 42 for the PTC heating element is open in the unassembled state in the direction of the outlet cover 50 so that the PTC heating element can be inserted.
- the outlet cover 50 then closes the receiving opening 56 in the assembled state and holds the heating element 16 in position.
- feed openings 58a and 58b for power supply lines (not shown) of the heating element 16 are formed in the outlet cover 50.
- the inlet cover 48 and the outlet cover 50 are connected to the housing part 46 encompassing the evaporator unit 14, 16, 40 by ultrasonic welding.
- FIG. 3 shows the condensate evaporator shown in FIGS. 1 and 2 in a transparency representation and in a top view of the outlet cover 50.
- the installation position of the molded part 40 within the housing 44 or the housing part 46 encompassing the molded part 40 is particularly clear.
- the housing part 40 rests on its left and right side regions 76a and 76b on a left and right support 78a and 78b molded onto the inner wall of the housing part 46.
- the condensate evaporator described with reference to FIGS. 1 to 3 can be used in a cooling device, in particular for a control cabinet.
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Kondensatverdunster mit einem elektrisch beheizbaren Aufnahmeraum (10) für das in einem Kühlgerät anfallende, zu verdampfende Kondenswasser (12). Ein möglichst kompakter und einfacher Aufbau wird dadurch erreicht, dass der Aufnahmeraum (10) durch einen Rohrabschnitt (14) gebildet ist, an dessen Außenseite zumindest ein mit dem Rohrabschnitt (14) in thermischem Kontakt stehendes Heizelement (16) angeordnet ist und an dessen einem Ende (18) ein Einlass (20) für das zugeführte Kondenswasser (12) und an dessen anderem Ende (24) ein Auslass (26) für den durch das Heizelement (16) aus dem Kondenswasser erzeugten Wasserdampf angeordnet ist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Kühlgerät, insbesondere für einen Schaltschrank, mit einem derartigen Kondensatverdunster.
Description
Kondensatabführung mittels Kondensatverdampfung bei einem Kühlgerät
Die Erfindung betrifft ein Kühlgerät, insbesondere für einen Schaltschrank, mit einem Kältekreislauf, der einen Verdampfer, einen Verflüssiger und einen Verdichter aufweist, wobei das anfallende Kondenswasser in einem Kondensatverdunster mit einem elektrisch beheizbaren Kondenswasser-Aufnahmeraum verdampft wird.
Derartige Kühlgeräte werden beispielsweise zur Klimatisierung von Schaltschränken eingesetzt, in denen eine Reihe elektronischer Komponenten untergebracht sind, die eine erhebliche Verlustleistung in Form von Wärme abgeben. Das am Verdampfer anfallende Kondenswasser tropft ab und wird in einem darunter angeordneten Kondensatsammelbehälter aufgefangen. Es ist bekannt, mit einer Pumpeinrichtung das Kondenswasser aus dem Kondensatsammelbehälter einem elektrischen beheizten Kondensatverdunster zuzuführen, in welchem das Kondensat verdampft und als Wasserdampf an die Umgebung abgegeben wird.
Das Erreichen der Füllgrenze des Kondenswassers im Kondensatsammelbehälter wird durch eine Sensoreinrichtung bzw. einen Schwimmschalter ermittelt, welcher zum einen die Pumpeinrichtung und zu anderen die Heizung im Kondensatverduns- ter anschaltet. Sobald der Kondensatstand im Kondensatsammelbehälter unter einen vorbestimmten Füllstand absinkt, werden sowohl die Pumpeinrichtung als auch die Heizung im Kondensatverdunster abgeschaltet. Diese Lösung ist technisch sehr aufwendig und somit teuer in der Realisierung und darüber hinaus aufgrund des komplexen Aufbaus auch fehleranfällig. Weiterhin wird durch eine derartige Anordnung ein relativ großes Bauvolumen eingenommen.
Aus der DE 198 17 247 A1 ist ein Kühlgerät bekannt, bei dem es vorgesehen ist, dass direkt in dem Kondensatsammelbehälter zur Verdunstung des Kondenswassers ein Heizelement angeordnet ist, wodurch eine Art Kondensatverdunster gebildet ist. Da derartige Kondensatverdunster aufgrund des beschränkten Bauraumes nur eine geringe Baugröße aufweisen dürfen, ist deren Verdunstungsleistung gering. Dies führt bei hohem Kondensatanfall dazu, dass Kondensat über einen vorgesehenen Sicherheitsüberlauf austritt und über einen Ablaufschlauch in die Umgebung abgegeben wird. Hier kann es zu einer unerwünschten Pfützenbildung auf dem Boden kommen.
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Form der Kondensatabführung mittels Kondensatverdampfung insbesondere bei einem Kühlgerät anzugeben, bei der anfallendes Kondensat bei möglichst geringem technischem Aufwand ohne die Gefahr von Pfützenbildung durch Verdampfen abgeführt wird. Darüber hinaus soll der hierfür eingesetzte Kondensatverdunster möglichst kompakt und einfach aufgebaut sein.
Diese Aufgabe der Erfindung wird durch einen Kondensatverdunster mit den Merkmalen des Anspruches 1 und durch ein Kühlgeräts mit den Merkmalen des Anspruches 24 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind jeweils in den Unteransprüchen beschrieben.
Demgemäß ist bei dem erfindungsgemäßen Kondensatverdunster vorgesehen, dass der Aufnahmeraum für das zu verdampfende Kondenswasser durch einen Rohrabschnitt gebildet ist, an dessen Außenseite zumindest ein mit dem Rohrabschnitt in thermischem Kontakt stehendes Heizelement angeordnet ist. An einem Ende des Rohrabschnitts ist ein Einlass für das zugeführte Kondenswasser und am anderen Ende des Rohrabschnitts ein Auslass für den durch das Heizelement aus dem Kondenswasser erzeugten Wasserdampf angeordnet.
Der Aufbau des Kondensatverdunsters ist besonders einfach ausgeführt. Es werden nur wenige Bauteile verwendet, so dass zum einen die Herstellungskosten gering sind und zum anderen die Funktionssicherheit gegeben ist. Mit diesem Kondensatverdunster ist es möglich, in den Aufnahmeraum eingeleitete Kondenswasser vollständig zu verdampfen, insbesondere wenn das Heizelement kontinuierlich während des Betriebes des Kühlgerätes betrieben ist. Mit dieser Maßnahme kann erreicht werden, dass in den Aufnahmeraum gelangendes Kondenswasser sofort erhitzt und verdampft wird. Eine zusätzliche Sensorik zur Ermittlung von Flüssigkeitsständen ist nicht notwendig.
Um zu verhindern, dass aufgrund der Wasserdampfbildung im Rohrabschnitt weder Kondenswasser noch Wasserdampf aus dem Kondenswassereinlass zurückgeleitet wird bzw. zurückschlägt, kann am Kondenswassereinlass ein Einlasslabyrinth ausgebildet sein, das eine unterhalb des Kondenswasserspiegels nach unten offene Einlassöffnung und eine Rücklaufsperre für das im Rohrabschnitt befindliche, zu verdampfende Kondenswasser aufweist.
Auch kann der Einsatz einer Pumpeinrichtung eingespart werden, denn es ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass der nach unten offene Einlassöffnung in direktem Strömungskontakt mit einem Kondensatsammelbehälter steht und unterhalb des Kondenswasserspiegels des in Kondensatsammelbehälter befindlichen Kondenswassers angeordnet ist. Dadurch wird erreicht, dass das Kon- denswasser aufgrund seiner Schwerkraft in den Rohrabschnitt einströmt, wobei die Höhe des in den Rohrabschnitt einströmenden Kondenswasser zum einen durch den Kondenswasserspiegel im Kondensatsammelbehälter bestimmt und zum anderen durch die Rücklaufsperre begrenzt wird.
Gemäß einer besonders einfachen Ausführungsform kann die Rücklaufsperre durch ein senkrecht nach oben vorsehendes Wandstück gebildet sein. Dabei ist das Wand- stück so in das Einlasslabyrinth eingesetzt ist, dass es nur an seiner nach oben weisenden Kante von dem einströmenden Kondenswasser über strömbar ist.
Am endseitigen Wasserdampfauslass des Rohrabschnitts kann ein Wasserdampf- Austrittsrohrstück ausgebildet sein, das eine nach oben offene Auslassöffnung aufweist, an welche ein Auslassrohr oder ein Auslassschlauch anschließbar ist. Dies stellt eine besonders einfache Form der Wasserdampfabführung aus dem Kühlgerät heraus dar.
Gemäß einem weiterführenden und bevorzugten Ausführungsbeispiel kann der Kon- densatverdunster eine Verdampfereinheit aufweisen, die aus einer Anordnung bestehend aus zumindest dem Rohrabschnitt, dem Heizelement und einem wärmebeständigen und Wärme leitenden Formteil gebildet ist. Dieses Formteil hält den Rohrabschnitt in einer korrespondierenden Ausnehmung und weist weiterhin auch eine Aufnahme für das Heizelement auf.
Um die Verdampfereinheit besonders kostengünstig herstellen zu können, jedoch die notwendige Wärmebeständigkeit bzw. -leitfähigkeit zu gewährleisten, kann das Formteil aus Aluminium bestehen und insbesondere im Aluminiumstrangpressverfahren hergestellt sein.
Um eine besonders gute Wärmeübertragung vom Heizelement auf das im Rohrabschnitt befindliche Kondenswasser zu gewährleisten, kann der Rohrabschnitt als ein Metallrohrabschnitt ausgebildet sein. Eine besonders gute Korrosionsfestigkeit wird dadurch erreicht, dass der Rohrabschnitt aus Edelstahl gefertigt ist.
In besonders einfacher und kostengünstiger Ausgestaltung kann der Rohrabschnitt einen kreisrunden Querschnitt aufweisen. Dies ermöglicht auch einen besonders guten Wärmeübertrag von dem Heizelement auf das zu verdampfende Kondenswasser.
Um den Kondensatverdampfer innerhalb eines Kühlgeräts sicher anbringen zu können und auch ein bestehendes Kühlgerät nachträglich auf einfache Weise mit einem derartigen Kondensatverdampfer nachrüsten zu können, wobei der unkontrollierte Austritt von Kondenswasser und Wasserdampf aus dem Kondensatverdampfer sicher vermieden werden soll, kann die Verdampfereinheit innerhalb eines geschlossenen, wasserdichten Gehäuses angeordnet sein.
In vorteilhafter Ausgestaltung kann das Gehäuse ein die Verdampfereinheit umgreifendes, sich parallel zum Rohrabschnitt erstreckendes Gehäuseteil umfassen. An den beiden offenen Enden dieses im Wesentlichen hohlzylindrischen Gehäuseteils lässt sich jeweils ein Deckel aufbringen. So ist am einlassseitigen Ende des Rohrabschnitts ein Einlassdeckel angeordnet und m auslassseitigen Ende des Rohrabschnitts ein Auslassdeckel angeordnet.
Um eine fluiddichte Verbindung zwischen dem einlassseitigen Rohrabschnittende und dem Einlassdeckel zu erreichen, kann das einlassseitige Ende des Rohrabschnitts in eine im Einlassdeckel ausgebildete, korrespondierende Durchgangsöffnung hineinreichen, wobei an der dem Rohrabschnitt abgewandten Außenseite des Einlassdeckels das Einlasslabyrinth angebracht ist.
Der fertigungstechnische Aufwand lässt sich minimieren und die Anzahl der Gehäuseteile reduzieren, indem der Einlassdeckel mit dem die Verdampfereinheit umgreifenden Gehäuseteil als einstückiges Kunststoffspritzgussteil ausgebildet ist und ein etwa topfförmiges Gehäuseteil zur Aufnahme der Verdampfereinheit gebildet ist. Weiterhin kann zusätzlich noch der Einlassdeckel mit dem Einlasslabyrinth als einstückiges Kunststoffspritzgussteil ausgebildet sein.
Um eine fluiddichte Verbindung zwischen dem auslassseitigen Rohrabschnittende und dem Auslassdeckel zu erreichen, kann das auslassseitige Ende des Rohrabschnitts in eine im Auslassdeckel ausgebildete, korrespondierende Durchgangsöffnung hineinreichen, wobei an der dem Rohrabschnitt abgewandten Außenseite des Auslassdeckels das Wasserdampf-Austrittsrohrstück angebracht ist. In vorteilhafter Weise kann der Auslassdeckel mit dem Wasserdampf-Austrittsrohrstück als einstückiges Kunststoffspritzgussteil ausgebildet sein.
In der Verdampfereinheit ist eine Aufnahme für das Heizelement vorgesehen, die zumindest in Richtung auf den Einlassdeckel und/oder in Richtung auf den Auslassdeckel zum Einschieben des Heizelements bei nicht angebrachtem Gehäuse bzw. Gehäusedeckeln offen ist. Bei aufgesetzten Gehäusedeckeln verschließt der Einlassdeckel bzw. der Auslassdeckel die jeweilige Aufnahmeöffnung im montierten Zustand und sichert das Heizelement.
Um das Heizelement mit Strom zu versorgen, können im Einlassdeckel und/oder im Auslassdeckel Zuführöffnungen für die Stromversorgung des Heizelements ausgebildet sein.
Gemäß einer fertigungstechnisch einfach zu realisierenden Ausführungsform, können die Gehäusedeckel mit dem die Verdampfereinheit umgreifenden Gehäuseteil durch Ultraschallschweißen verbunden sein.
Der erfindungsgemäße Kondensatverdampfer kann bei einem Kühlgerät, insbesondere für einen Schaltschrank, mit einem Kältekreislauf, der einen Verdampfer, einen Verflüssiger und einen Verdichter aufweist, eingesetzt werden. Dabei kann gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ein Kondensatsammelbehälter zum Auffangen des anfallenden Kondenswassers vorgesehen sein. Der Kondensatsammelbehälter steht bei dieser bevorzugten Ausführungsform mit dem Kondensatver- dunster in direktem Strömungskontakt, so dass das Kondenswasser aufgrund seiner Schwerkraft in den Kondensatverdunster einströmt. Eine zusätzliche Fördereinrichtung wie beispielsweise eine Pumpe kann entfallen.
Um keine langen Verbindungsleitungen zwischen Kondensatsammelbehälter und Kondensatverdampfer vorsehen zu müssen, kann der Kondensatverdunster unmittelbar am Kondensatsammelbehälter angeordnet sein. Eine noch kompaktere Anordnung lässt sich dadurch realisieren, dass der Kondensatverdunster im oder am Kondensatsammelbehälter angeordnet ist, wobei die Einlassöffnung des Einlasslabyrinths im Kondenswasser und unterhalb des Kondenswasserspiegels angeordnet ist.
Um während des Betriebs des Kühlgeräts permanent das jeweils anfallende Kon- denswasser verdampfen zu können und dadurch das Auftreten von Kondenswasser- ansammlungen, die abgeleitet werden müssen, zu reduzieren, kann der Kondensat- verdunster zumindest während des Betriebs des Kühlgeräts permanent beheizt werden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform eines in ein Kühlgerät eingesetzten Kondensatverdunsters unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 in schematischer Seitenansicht und im Schnitt einen erfindungsgemäßen Kondensatverdunster, der direkt an einem Kondensatsammelbehälter eines Kühlgeräts angeordnet ist;
Figur 2 in perspektivischer Explosionsdarstellung den Kondensatverdunster gemäß der Figur 1 ; und
Figur 3 in Transparenzdarstellung und in Draufsicht auf den Auslassdeckel den Kondensatverdunster gemäß den Figuren 1 und 2.
Figur 1 zeigt in schematischer Seitenansicht und im Schnitt einen erfindungsgemäßen Kondensatverdunster, der direkt an einem Kondenswasser-Sammelbehälter 22 eines nicht näher dargestellten Kühlgeräts für einen Schaltschrank angeordnet ist. Das Kühlgerät weist einen Kältekreislauf mit einem Verdampfer, einem Verflüssiger und einem Verdichter auf. Das am Kühlgerät anfallende Kondenswasser 12 wird in dem Kondensatsammelbehälter 22 aufgefangen.
Gemäß einer nicht gezeigten, alternativen Ausführungsform kann der Kondensatsammelbehälter jedoch auch über eine Rohr- oder Schlauchleitung mir dem Konden- satverdunster verbunden sein. Gemäß einer weiteren, nicht gezeigten Ausführungsform kann dem Kondensatverdunster das anfallende Kondenswasser auch direkt zugeführt werden, d.h. kein Kondensatsammelbehälter im Sinne der Figur 1 vorgesehen sein.
Über eine Einlassöffnung 32, die in direktem Kontakt mit dem im Kondensatsammelbehälter 22 angesammelten Kondenswasser 12 steht und unterhalb des Kondens- wasserspiegels 28 angeordnet ist, strömt das das Kondenswasser 12 in den Kondensatverdunster ein.
Der Kondensatverdunster weist einen elektrisch beheizbaren Aufnahmeraum 10 für das zu verdampfende Kondenswasser 12 auf. Der Aufnahmeraum 10 ist durch einen in Figur 1 waagrecht verlaufenden Rohrabschnitt 14 aus Edelstahl gebildet, an dessen Außenseite ein über dem Rohrabschnitt 14 angeordnetes und parallel zu diesem verlaufendes PTC-Heizelement 16 angeordnet ist, das mit dem Rohrabschnitt 14 in thermischem Kontakt steht. An einem Ende 18 des Rohrabschnitts 14 ist ein Einlass 20 für das aus einem Kondensatsammelbehälter 22 zugeführte Kondenswasser 12 und am anderem Ende 24 ein Auslass 26 für den durch das Heizelement 16 aus dem Kondenswasser erzeugten Wasserdampf vorgesehen.
Das PTC-Heizelement 16 wird permanent während des Betriebs des Kühlgerätes bzw. solange Kondenswasser an diesem anfällt mit Spannung versorgt. Dabei erzeugt das PTC-Heizelement eine gleich bleibende Oberflächentemperatur von ca. 2200C. Diese Temperatur ist ausreichend, das in dem Rohrabschnitt 14 befindliche Kondenswasser zu erhitzen und zu verdampfen.
Am Kondenswassereinlass 20 ist ein Einlasslabyrinth 30 ausgebildet, das eine nach unten offene Einlassöffnung 32 und eine Rücklaufsperre für das im Rohrabschnitt 14 befindliche, zu verdampfende Kondenswasser 12 aufweist. Das Kondenswasser strömt aufgrund seiner Schwerkraft in den Rohrabschnitt 14 ein, wobei die Höhe des in den Rohrabschnitt einströmenden Kondenswassers 12 zum einen durch den Kon- denswasserspiegel 28 im Kondensatsammelbehälter 22 bestimmt und zum anderen durch die Rücklaufsperre begrenzt wird. Die Rücklaufsperre ist durch ein senkrecht nach oben vorsehendes Wandstück 70 gebildet, wobei das Wandstück 70 so in das Einlasslabyrinth 30 eingesetzt ist, dass es nur an seiner nach oben weisenden Kante von dem einströmenden Kondenswasser überströmt werden kann. In seinem unteren Bereich ist das Wandstück 70 mit dem Einlasslabyrinth 30 dicht verbunden.
Der in dem beheizten Rohrabschnitt 14 erzeugte Wasserdampf tritt am Wasser- dampfauslass 26 aus, der dem Kondensateinlass 20 gegenüberliegt und in der Figur 1 auf der rechten Seite der Rohrabschnitts 14 dargestellt ist. An dem Wasser- dampfauslass 26 ist ein Wasserdampf-Austrittsrohrstück 34 ausgebildet, das eine nach oben offene Auslassöffnung 36 aufweist, an welche ein (nicht gezeigtes) Auslassrohr oder ein Auslassschlauch angeschlossen werden kann.
Figur 2 zeigt in perspektivischer Explosionsdarstellung den Kondensatverdunster gemäß der Figur 1. Der Kondensatverdunster wird von einen geschlossenen, wasserdichten Gehäuse 44 umgeben, das in der Figur 2 in geöffneten Zustand während des Montierens dargestellt ist, so dass insbesondere auch der innere Aufbau des Kondensatverdunsters deutlich wird.
Der Rohrabschnitt 14 weist einen kreisrunden Querschnitt auf und wird innerhalb eines wärmebeständigen und Wärme leitenden Formteils 40 gehalten. Das Formteil 40 ist aus Aluminium durch Strangpressen hergestellt.
In dem Formteil 40 ist eine im Wesentlichen zylinderförmige Ausnehmung 38 vorgesehen, die mit dem kreisrunden Außenquerschnitt des Rohrabschnitts 14 korrespondiert. Der Rohrabschnitt 14 ist in diese Ausnehmung 38 eingepresst.
Das Formteil 40 weist weiterhin eine über dem Rohrabschnitt 14 angeordnete und parallel zu diesem verlaufende, etwa rechteckige Aufnahme 42 für das PTC- Heizelement 16 auf. Die Anordnung bestehend aus dem Rohrabschnitt 14, dem Heizelement 16 und dem Formteil 40 bildet eine Einheit, die als Verdampfereinheit 14, 16, 40 bezeichnet werden kann.
Das Gehäuse 44 weist ein die Verdampfereinheit 14, 16, 40 umgreifendes, sich parallel zum Rohrabschnitt 14 erstreckendes Gehäuseteil 46 auf. Am einlassseitigen Ende 18 des Rohrabschnitts 14 ist am Gehäuseteil 46 ein Einlassdeckel 48 angeordnet, der mit dem die Verdampfereinheit 14, 16, 40 umgreifenden Gehäuseteil 46 als einstückiges Kunststoffspritzgussteil ausgebildet ist. Wie die Figur 2 zeigt, ist somit ein etwa topfförmiges Gehäuseteil 46, 48 zur Aufnahme der Verdampfereinheit 14, 16, 40 gebildet.
Am auslassseitigen Ende 24 des Rohrabschnitts 14 lässt sich ein Auslassdeckel 50 montieren. Die Aufnahme 42 für das PTC-Heizelement ist im unmontierten Zustand in Richtung auf den Auslassdeckel 50 offen, damit das PTC-Heizelement eingeschoben werden kann. Der Auslassdeckel 50 verschließt die Aufnahmeöffnung 56 dann im montierten Zustand und hält das Heizelement 16 in Position.
Der Einlassdeckel 48 und der Auslassdeckel 50 bilden zusammen mit dem Gehäuseteil 46 im montierten Zustand das geschlossene Gehäuse 44.
Anhand der Figur 1 wird deutlich, dass das einlassseitige Ende 18 des Rohrabschnitts 14 in eine im Einlassdeckel 48 ausgebildete, korrespondierende Durchgangsöffnung 52 hineinreicht und mit dieser fluiddicht abschließt. An der dem Rohrabschnitt 14 abgewandten Außenseite des Einlassdeckels 48 ist das Einlasslabyrinth 39 angebracht. Der Einlassdeckel 48 ist mit dem Einlasslabyrinth 30 als einstückiges Kunststoffspritzgussteil ausgebildet.
Das auslassseitige Ende 24 des Rohrabschnitts 14 reicht in eine im Auslassdeckel 50 ausgebildete, korrespondierende Durchgangsöffnung 54 hinein und schließt mit dieser fluiddicht ab. An der dem Rohrabschnitt 14 abgewandten Außenseite des Auslassdeckels 50 ist das Wasserdampf-Austrittsrohrstück 34 angebracht. Der Auslassdeckel 50 ist mit dem Wasserdampf-Austrittsrohrstück 34 als einstückiges Kunststoffspritzgussteil ausgebildet.
Wie Figur 2 zeigt, sind im Auslassdeckel 50 Zuführöffnungen 58a und 58b für (nicht gezeigte) Stromversorgungsleitungen des Heizelements 16 ausgebildet.
Der Einlassdeckel 48 und der Auslassdeckel 50 werden mit dem die Verdampfereinheit 14, 16, 40 umgreifenden Gehäuseteil 46 durch Ultraschallschweißen verbunden.
Zur Montage des Kondensatverdunsters an einer (nicht gezeigten) Montageplatte oder Montagehalterung an einem Schaltschrank oder Kühlgerät sind am Einlassdeckel 48 und am Auslassdeckel 50 jeweils zwei nach unten offene, sich senkrecht zum Rohrabschnitt 14 erstreckende Gewindebohrungen 72a und 72b bzw. 74a und 74b vorgesehen. In diese Gewindebohrungen lassen sich (nicht gezeigte) Gewindeschrauben einschrauben.
Gemäß einer alternativen (nicht gezeigten) Ausführungsform sind am Einlassdeckel 48 und am Auslassdeckel 50 Laschen angeformt oder angebracht, die der Befestigung des Kondensatverdunsters an einer Montageplatte oder Montagehalterung an einem Schaltschrank oder Kühlgerät dienen. Dabei können in den Laschen Gewindebohrungen vorgesehen sein.
Figur 3 zeigt in Transparenzdarstellung und in Draufsicht auf den Auslassdeckel 50 den in den Figuren 1 und 2 gezeigten Kondensatverdunster. Anhand der Figur 3 wird insbesondere die Einbaulage des Formteils 40 innerhalb des Gehäuses 44 bzw. des das Formteil 40 umgreifenden Gehäuseteiles 46 deutlich. Um eine positionssichere Lage des Formteils 40 innerhalb des Gehäuseteils 46 einzunehmen, liegt das Gehäuseteil 40 an seinen linken und rechten Seitenbereichen 76a und 76b an jeweils einer an der Innenwandung des Gehäuseteiles 46 angeformten linken und rechten Auflage 78a und 78b auf.
Der Rohrabschnitt 14 wird in der zylinderförmigen Ausnehmung 38 innerhalb des Formteils 40 gehalten. Die Ausnehmung 38 im Formteil 40 weist einen im Wesentlichen kreisrunden Querschnitt auf, an dessen rechtem und linkem Seitenbereich jeweils ein Dehnungseinschnitt 80a bzw. 80b ausgebildet ist. Die Dehnungseinschnitte 80a und 80b verhindern, dass beim Einpressen des Edelstahlrohrabschnitts 14 in die Ausnehmung 38 das Formteil 40 reißt bzw. stellen den für die stabile Haltering des Rohrabschnitts 14 in der Ausnehmung 38 notwendigen Anpressdruck sicher.
Der anhand der Figuren 1 bis 3 beschriebene Kondensatverdunster kann erfindungsgemäß in einem Kühlgerät, insbesondere für einen Schaltschrank eingesetzt werden.
Claims
1. Kondensatverdunster mit einem elektrisch beheizbaren Aufnahmeraum (10) für das in einem Kühlgerät anfallende, zu verdampfende Kondenswasser (12), dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmeraum (10) durch einen Rohrabschnitt (14) gebildet ist, an dessen Außenseite zumindest ein mit dem Rohrabschnitt (14) in thermischem Kontakt stehendes Heizelement (16) angeordnet ist und an dessen einem Ende (18) ein Einlass (20) für das zugeführte Kondenswasser (12) und an dessen anderem Ende (24) ein Auslass (26) für den durch das Heizelement (16) aus dem Kondenswasser erzeugten Wasserdampf angeordnet ist.
2. Kondensatverdunster nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am Kondenswassereinlass (20) ein Einlasslabyrinth (30) ausgebildet ist, das eine nach unten offene Einlassöffnung (32) und eine Rücklaufsperre (34) für das im Rohrabschnitt (14) befindliche, zu verdampfende Kondenswasser (12) aufweist.
3. Kondensatverdunster nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die nach unten offene Einlassöffnung (32) in direktem Strömungskontakt mit einem Kondensatsammelbehälter (22) steht und unterhalb des Kondenswas- serspiegels (28) des in Kondensatsammelbehälter (22) befindlichen Kon- denswassers angeordnet ist, so dass das Kondenswasser (12) aufgrund seiner Schwerkraft in den Rohrabschnitt (14) einströmt.
4. Kondensatverdunster nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rücklaufsperre (34) durch ein senkrecht nach oben vorsehendes Wandstück gebildet ist, wobei das Wandstück so in das Einlasslabyrinth eingesetzt ist, dass es nur an seiner nach oben weisenden Kante von dem einströmenden Kondenswasser überströmbar ist.
5. Kondensatverdunster nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass am Wasserdampfauslass (26) ein Wasserdampf-Austrittsrohrstück (34) ausgebildet ist, das eine nach oben offene Auslassöffnung (36) aufweist, an welche ein Auslassrohr oder ein Auslassschlauch anschließbar ist.
6. Kondensatverdunster nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohrabschnitt (14) in einer korrespondierenden Ausnehmung (38) innerhalb eines wärmebeständigen und Wärme leitenden Formteils (40) gehalten ist und das Formteil (40) weiterhin eine Aufnahme (42) für das Heizelement (16) aufweist, wobei die Anordnung aus Rohrabschnitt (14), Heizelement (16) und Formteil (40) eine Verdampfereinheit (14, 16, 40) bildet.
7. Kondensatverdunster nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (16) sich parallel zum Rohrabschnitt (14) erstreckt.
8. Kondensatverdunster nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (16) ein PTC-Heizelement ist.
9. Kondensatverdunster nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (16) permanent mit Spannung versorgt wird.
10. Kondensatverdunster nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Formteil (40) aus Aluminium besteht und insbesondere ein Aluminiumstrangpressteil ist.
11. Kondensatverdunster nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohrabschnitt (14) ein Metallrohrabschnitt, insbesondere ein Edelstahlrohrabschnitt ist.
12. Kondensatverdunster nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der Rohrabschnitt (14) einen kreisrunden Querschnitt aufweist.
13. Kondensatverdunster nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdampfereinheit (14, 16, 40) innerhalb eines geschlossenen, wasserdichten Gehäuses (44) angeordnet ist.
14. Kondensatverdunster nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (44) ein die Verdampfereinheit (14, 16, 40) umgreifendes, sich parallel zum Rohrabschnitt (14) erstreckendes Gehäuseteil (46), einen am ein- lassseitigen Ende (18) des Rohrabschnitts (14) angeordneten Einlassdeckel (48) und einen am auslassseitigen Ende (24) des Rohrabschnitts (14) angeordneten Auslassdeckel (50) aufweist.
15. Kondensatverdunster nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das einlassseitige Ende (18) des Rohrabschnitts (14) in eine im Einlassdeckel (48) ausgebildete, korrespondierende Durchgangsöffnung (52) hineinreicht und mit dieser fluiddicht abschließt, wobei an der dem Rohrabschnitt (14) abgewandten Außenseite des Einlassdeckels (48) das Einlasslabyrinth (39) angebracht ist.
16. Kondensatverdunster nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlassdeckel (48) mit dem die Verdampfereinheit (14, 16, 40) umgreifenden Gehäuseteil (46) als einstückiges Kunststoffspritzgussteil ausgebildet ist und ein etwa topffö rmiges Gehäuseteil zur Aufnahme der Verdampfereinheit (14, 16, 40) bildet.
17. Kondensatverdunster nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlassdeckel (48) mit dem Einlasslabyrinth (30) als einstückiges Kunststoffspritzgussteil ausgebildet ist.
18. Kondensatverdunster nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das auslassseitige Ende (24) des Rohrabschnitts (14) in eine im Auslassdeckel (50) ausgebildete, korrespondierende Durchgangsöffnung (54) hineinreicht und mit dieser fluiddicht abschließt, wobei an der dem Rohrabschnitt (14) abgewandten Außenseite des Auslassdeckels (50) das Wasserdampf- Austrittsrohrstück (34) angebracht ist.
19. Kondensatverdunster nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslassdeckel (50) mit dem Wasserdampf-Austrittsrohrstück (34) als einstückiges Kunststoffspritzgussteil ausgebildet ist.
20. Kondensatverdunster nach einem der Ansprüche 6 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (42) für das Heizelement (16) in der Verdampfereinheit (14, 16, 40) zumindest in Richtung auf den Einlassdeckel (48) und/oder in Richtung auf den Auslassdeckel (50) zum Einschieben des Heizelements (16) offen ist, wobei der Einlassdeckel (48) und/oder der Auslassdeckel (50) die Aufnahmeöffnung (56) im montierten Zustand verschließt und das Heizelement (16) sichert.
21. Kondensatverdunster nach einem der Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass im Einlassdeckel (48) und/oder im Auslassdeckel (50) Zuführöffnungen (58a, 58b) für die Stromversorgung des Heizelements (16) ausgebildet sind.
22. Kondensatverdunster nach einem der Ansprüche 14 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass der Einlassdeckel (48) und/oder der Auslassdeckel (50) mit dem die Verdampfereinheit (14, 16, 40) umgreifenden Gehäuseteil (46) durch Ultraschallschweißen verbunden sind.
23. Kühlgerät, insbesondere für einen Schaltschrank, mit einem Kältekreislauf, der einen Verdampfer, einen Verflüssiger und einen Verdichter aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Kondenswasser (12) in einen Kondensatverdunster nach einem der Ansprüche 1 bis 24 einleitbar ist.
24. Kühlgerät nach Anspruch 23, gekennzeichnet durch einen Kondensatsammelbehälter (22) zum Auffangen von anfallendem Kondenswasser, wobei der Kondensatverdunster in direktem Strömungskontakt mit dem Kondensatsammelbehälter (22) steht, so dass das Kondenswasser (12) aufgrund seiner Schwerkraft in den Kondensatverdunster einströmt.
25. Kühlgerät nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensatverdunster unmittelbar am Kondensatsammelbehälter (22) angeordnet ist.
26. Kühlgerät nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensatverdunster im oder am Kondensatsammelbehälter (22) angeordnet ist, wobei die Einlassöffnung (32) des Einlasslabyrinths (30) im Kon- denswasser und unterhalb des Kondenswasserspiegels (28) angeordnet ist.
27. Kühlgerät nach einem der Ansprüche 23 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensatverdunster zumindest während des Betriebs des Kühlgeräts permanent beheizbar ist.
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