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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schwingplatte einer Wärmepumpe sowie Wärmepumpen mit Schwingplatten. Sie ist besonders für Luft-Wasser-Wärmepumpen mit R290 als Kältemittel von Vorteil, nicht jedoch auf diese beschränkt und in allen Arten von Wärmepumpen mit Kältekreisen anwendbar.
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Kältekreise für Wärmepumpen sowie Wärmepumpen allgemein sind bekannt. Ebenfalls ist bekannt, dass Kältekreiskomponenten der Wärmepumpe auf einer Schwingplatte oder dem Bodenblech stehen und die Rohrleitungen oder Rohre des Kältekreises neben oder oberhalb der Komponenten geführt werden.
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Für eine hinreichende Schwingungsentkopplung der einzelnen Komponenten des Kältekreises sind ausreichende Rohrlängen der Rohrleitungen zu gewährleisten. Durch das nebeneinander Anordnen der Rohre und Komponenten wird mehr Baufläche benötigt. Somit wird aus dem Stand der Technik bekannt häufig in die Höhe gebaut.
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Vor diesem Hintergrund war es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Bauraum also die Grundfläche eines Kältekreises bei Einhaltung der nötigen Rohrlängen zur Schwingungsentkopplung möglichst gering zu halten.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Schwingplatte nach Anspruch 1 und eine Wärmepumpe nach Anspruch 9 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen definiert.
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Gemäß einer Besonderheit der Erfindung umfasst der Gegenstand eine Schwingplatte für eine Wärmepumpe, die insbesondere für den Einsatz in einer Luft-Wasser-Wärmepumpe mit dem Kältemittel R290 konzipiert ist. Diese Schwingplatte setzt sich aus drei Hauptkomponenten zusammen: einem Unterteil, einem Oberteil und einem Mittelteil.
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Der Unterteil ist so gestaltet, dass es entweder direkt oder indirekt mit einem Bodenblech der Wärmepumpe verbunden werden kann. Dies ermöglicht eine stabile Befestigung der Schwingplatte innerhalb der Wärmepumpenkonstruktion.
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Der Oberteil ist speziell dafür ausgelegt, Komponenten des Kältekreises aufzunehmen, was eine effiziente Integration und Anordnung dieser Komponenten ermöglicht.
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Der Mittelteil fungiert als Verbindungselement zwischen dem Unterteil und dem Oberteil. Eine besondere Eigenschaft der Schwingplatte ist, dass sie im Bereich des Mittelteils zur Führung von mindestens einem Kältekreisrohr ausgebildet ist.
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Damit können erfindungsgemäß Rohre unterhalb der Kältekreiskomponenten geführt werden, sodass nur Durchstoßpunkte als zusätzlicher Platz benötigt werden.
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Eine zusätzliche Schwingungsentkopplung der Rohre wird durch weitere Ebenen bzw. zusätzliche Knicke der Rohre ermöglicht.
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Zudem können gemäß der Erfindung Rohrlängen zur Schwingungsentkopplung vergrößert werden und die Zugänglichkeit der Komponenten wird durch die verbesserte Raumaufteilung verbessert.
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Schließlich erlaubt die erfindungsgemäße Schwingplatte eine Skalierbarkeit der bestehenden Rohrführung auf größere Geräte bzw. größere Rohrdurchmesser.
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Nach einer Ausführungsform umfasst die Schwingplatte eine Aussparung im Oberteil, die zur Durchführung des Kältekreisrohres dient und ein Anliegen des Kältekreisrohres vermeidet.
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Diese spezifische Gestaltung der Aussparung im Oberteil der Schwingplatte ermöglicht eine reibungslose und sichere Führung des Kältekreisrohres durch die Schwingplatte, ohne dass das Rohr direkten Kontakt mit der Platte hat. Dies trägt dazu bei, mechanische Spannungen und mögliche Beschädigungen des Kältekreisrohres zu vermeiden, die durch Vibrationen oder Bewegungen der Schwingplatte verursacht werden könnten. Die Aussparung sorgt dafür, dass das Kältekreisrohr frei von mechanischen Belastungen bleibt, was die Lebensdauer und Zuverlässigkeit des Kältekreisrohres erhöht. Zudem ist durch die kontaktfreie Führung die Entkopplung des Rohres von den Schwingungen der Schwingplatte gewährleistet.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung weist der Mittelteil der Schwingplatte mindestens eine Aussparung zur Durchführung des Kältekreisrohres auf. Die Aussparung im Mittelteil erlaubt eine gezielte Führung der Kältekreisrohre durch die Schwingplatte.
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Nach einer Ausführungsform umfasst die Schwingplatte einen Mittelteil, der Freimachungen für die Zugänglichkeit von Lötstellen aufweist, insbesondere Langlöcher zum prozesssicheren Löten der Rohrverbindungen. Der Mittelteil der Schwingplatte dient als Verbindungselement zwischen dem Unterteil und dem Oberteil und spielt eine zentrale Rolle bei der Führung der Kältekreisrohre. Durch die Integration von Freimachungen im Mittelteil wird die Zugänglichkeit zu den Lötstellen erheblich verbessert. Diese Freimachungen, insbesondere in Form von Langlöchern, ermöglichen es Technikern, die Lötstellen der Rohrverbindungen einfacher und sicherer zu erreichen, was den Lötprozess effizienter und zuverlässiger gestaltet. Die Langlöcher bieten ausreichend Platz und Flexibilität, um die Lötarbeiten präzise durchzuführen, ohne dass die Schwingplatte demontiert oder verschoben werden muss. Dies reduziert die Wahrscheinlichkeit von Fehlern und erhöht die Prozesssicherheit beim Löten der in der Schwingplatte geführten Rohrverbindungen.
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Nach einer Ausführungsform ist die Schwingplatte einer Wärmepumpe, insbesondere einer Luft-Wasser-Wärmepumpe mit R290 als Kältemittel, so gestaltet, dass sie aus verschiedenen Materialien und durch unterschiedliche Herstellungsverfahren gefertigt werden kann. Diese Herstellungsverfahren umfassen Gussteile, Kantteile oder Laserteile als Schweißkonstruktion, Kantteile oder Laserteile als Schraubkonstruktion, Kantteile oder Laserteile als Nietkonstruktion sowie ein oder mehrere Tiefziehteile, die mittels Fügeverfahren verbunden sind.
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Die Verwendung von Gussteilen ermöglicht eine hohe Formgenauigkeit und Festigkeit, was besonders vorteilhaft für die strukturelle Integrität der Schwingplatte ist. Zudem haben Gussteile ein hohes Eigengewicht, wodurch die dämpfende Funktion der Schwingplatte unterstützt wird.
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Kantteile oder Laserteile als Schweißkonstruktion bieten Flexibilität in der Gestaltung und ermöglichen eine präzise Anpassung der Komponenten, was die Montage und Integration der Schwingplatte in die Wärmepumpe erleichtert.
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Kantteile oder Laserteile als Schraubkonstruktion bieten den Vorteil der einfachen Demontage und Wartung, da die Komponenten leicht zugänglich und austauschbar sind. Kantteile oder Laserteile als Nietkonstruktion bieten eine dauerhafte und stabile Verbindung der Teile, die besonders in Anwendungen mit hohen mechanischen Belastungen von Vorteil ist. Die Verwendung von Tiefziehteilen, die mittels Fügeverfahren verbunden sind, ermöglicht eine kosteneffiziente Produktion und eine hohe Maßhaltigkeit der Schwingplatte. Diese verschiedenen Herstellungsverfahren und Materialkombinationen bieten eine hohe Flexibilität in der Produktion und ermöglichen es, die Schwingplatte an spezifische Anforderungen und Bedingungen anzupassen. Darüber hinaus tragen sie zur Optimierung der mechanischen Eigenschaften und der Langlebigkeit der Schwingplatte bei, was die Effizienz und Zuverlässigkeit der Wärmepumpe insgesamt verbessert.
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Nach einer Ausführungsform besteht die Schwingplatte aus zwei durch Nieten gefügte Kantteile. Diese spezielle Konstruktion ermöglicht eine robuste und stabile Verbindung der beiden Kantteile, was zu einer erhöhten strukturellen Integrität der Schwingplatte führt. Die Verwendung von Nieten als Verbindungselemente bietet den Vorteil einer dauerhaften und festen Verbindung, die auch unter den mechanischen Belastungen und Vibrationen, die im Betrieb einer Wärmepumpe auftreten können, zuverlässig bleibt. Durch die Nietverbindung wird zudem eine gleichmäßige Lastverteilung auf die gesamte Schwingplatte gewährleistet, was die Lebensdauer der Schwingplatte verlängert und die Wartungsanforderungen reduziert. Die Kantteile selbst können so gestaltet sein, dass sie eine optimale Befestigung der Kältekreisrohre ermöglichen, was die Bauraumnutzung optimiert.
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Darüber hinaus kann die Verwendung von lediglich zwei Kantteilen die Herstellung und Montage der Schwingplatte vereinfachen, da die Teile vorgefertigt und dann einfach zusammengefügt werden können. Dies kann zu einer Reduktion der Produktionskosten und einer Verkürzung der Fertigungszeit führen.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung wird die Schwingplatte durch die Hinzufügung eines gekennzeichneten Erdungsanschlusses weiter verbessert. Der Erdungsanschluss dient dazu, elektrische Ladungen, die sich im Betrieb ansammeln können, sicher abzuleiten, wodurch das Risiko von elektrischen Störungen oder Schäden an den Komponenten des Kältekreises verringert wird. Dies ist besonders wichtig in Systemen, die mit R290 als Kältemittel arbeiten, da dieses Kältemittel brennbar ist und besondere Sicherheitsanforderungen erfüllt werden müssen. Der Erdungsanschluss ermöglicht eine zuverlässige Verbindung zur Erdung des gesamten Systems, was nicht nur die Sicherheit erhöht, sondern auch die Lebensdauer der Wärmepumpe verlängert, indem es die Komponenten vor elektrostatischen Entladungen schützt.
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Nach einer Ausführungsform umfasst die Schwingplatte ein in die Schwingplatte eingebrachtes Zusatzgewicht, beispielsweise aus Beton. Diese Ausführungsform verbessert die Stabilität und Schwingungsdämpfung der Schwingplatte, was insbesondere bei der Verwendung in einer Wärmepumpe von Vorteil ist. Das Zusatzgewicht trägt dazu bei, die durch den Betrieb der Wärmepumpe verursachten Vibrationen zu minimieren, indem es die Masse der Schwingplatte erhöht und somit die Resonanzfrequenz des Systems verändert.
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In einem weiteren Aspekt wird die Aufgabe durch eine Wärmepumpe mit einer erfindungsgemäßen Schwingplatte und einem Kältekreis gelöst.
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Die Wärmepumpe ermöglicht das Erreichen der für die Schwingplatte beschriebenen Vorteile in gleicher Weise und ist ebenso mit den dort als bevorzugt beschriebenen Ausführungen kombinierbar.
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Durch die Verwendung von insbesondere R290 als Kältemittel wird eine umweltfreundliche Lösung geboten, die den CO2-Fußabdruck der Wärmepumpe minimiert. Gleichzeitig erfordern die Betriebsbedingungen der Regelung von derartigen Wärmepumpen hohe Rohrlängen der Rohrleitungen des Kältekreises, um eine hinreichende Entkopplung der Schwingungen der einzelnen Komponenten, insbesondere des Verdichters, zu erreichen.
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Die Interaktion zwischen den Komponenten der Wärmepumpe wird durch die Schwingplatte verbessert, da sie eine stabile und vibrationsarme Basis bietet, auf der die empfindlichen Teile des Kältekreises montiert werden können.
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Nach einer Ausführungsform umfasst die Wärmepumpe einen Kältekreis, der Kältekreisrohre enthält, wobei mindestens eines der Kältekreisrohre im Bereich des Mittelteils der Schwingplatte ohne direkte Berührung mit der Schwingplatte geführt wird. Diese spezifische Führung der Kältekreisrohre bietet mehrere Vorteile. Erstens wird durch die fehlende direkte Anlage an der Schwingplatte eine Reduktion von Vibrationen und Geräuschen erreicht, die durch die mechanische Interaktion zwischen den Kältekreisrohren und der Schwingplatte entstehen könnten. Dies trägt zu einem leiseren Betrieb der Wärmepumpe bei, was insbesondere in Wohngebieten oder in Innenräumen von Vorteil ist. Zweitens ermöglicht die Führung ohne direkte Berührung eine thermische Entkopplung der Kältekreisrohre von der Schwingplatte. Dies kann die Effizienz der Wärmepumpe erhöhen, da Wärmeverluste minimiert werden und die Temperatur des Kältemittels besser kontrolliert werden kann. Drittens kann wie beschrieben der Bauraum minimiert werden, da die Führung der Kältekreisrohre nicht auf den Bereich neben und über den Kältekreiskomponenten beschränkt ist.
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Weitere Vorteile und bevorzugte Ausgestaltungen werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen weiter erläutert.
- Fig. 1
- zeigt eine Ausführungsform einer Schwingplatte für eine Wärmepumpe, die zur Aufnahme von Komponenten des Kältekreises ausgebildet ist und eine Aussparung zur Durchführung eines Kältekreisrohres aufweist.
- Fig. 2
- zeigt eine weitere Ansicht der Schwingplatte.
- Fig. 3
- zeigt eine weitere Ansicht der Schwingplatte.
- Fig. 4
- zeigt eine weitere Ansicht der Schwingplatte.
- Fig. 5
- zeigt eine weitere Ansicht der Schwingplatte.
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Fig. 1 bis Fig. 5 zeigen unterschiedliche Ansichten einer Schwingplatte 1 für eine Wärmepumpe 100, insbesondere für eine Luft-Wasser-Wärmepumpe mit R290 als Kältemittel. Die Schwingplatte 1 besteht aus mehreren Teilen, die spezifische Funktionen erfüllen. Die weiteren Komponenten der Wärmepumpe 100, insbesondere die Komponenten des die Vibrationen verursachenden Kältekreises, sind zur Vereinfachung der Darstellung weggelassen.
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Die Schwingplatte 1 umfasst ein Unterteil 2, das zur mittelbaren oder unmittelbaren Verbindung mit einem Bodenblech der Wärmepumpe 100 ausgestaltet ist. Das Unterteil 2 bildet die Basis der Konstruktion und dient zur stabilen Befestigung der Schwingplatte 1 an der Wärmepumpe 100.
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Ein Oberteil 4 ist zur Aufnahme von Komponenten des wie erwähnt nicht gezeigten Kältekreises ausgebildet. Das Oberteil 4 weist mehrere Bohrungen 42 und Aussparungen 44 auf, die der Befestigung und Durchführung von Kältekreisrohren und anderen Komponenten dienen. Die Bohrungen 42 sind in diesem Beispiel als Durchzüge für die Positionierung ausgeführt.
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Die Aussparungen 44 sind so gestaltet, dass sie ein Anliegen der im Bereich der Schwingplatte 1 geführten Kältekreisrohre an der Schwingplatte 1 vermeiden, um Vibrationen und mechanische Spannungen zu minimieren.
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Der Mittelteil 6 verbindet den Unterteil 2 und den Oberteil 4 und ist zur Führung wenigstens eines Kältekreisrohres ausgebildet. Im Bereich des Mittelteils 6 sind spezifische Aussparungen 62 vorhanden, die die Durchführung der Kältekreisrohre ermöglichen.
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Diese Aussparungen 62 sind so gestaltet, dass sie die Zugänglichkeit von Lötstellen erleichtern die ein prozesssicheres Löten der Rohrverbindungen ermöglichen.
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Die Geometrie insbesondere des Oberteils 4 ist an den tatsächlichen Kältekreis und dessen Anforderungen angepasst und somit nicht auf die gezeigte Geometrie beschränkt. Auch ist die Anzahl und Verteilung der Aussparungen 44 nicht einschränkend, sondern beispielhaft zu verstehen.
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Der Mittelteil 6 ist wie dargestellt als Verbindung zwischen dem Oberteil 4 und dem Unterteil 2 ausgeführt. In der gezeigten Ausführung besteht die Schwingplatte 1 aus zwei Kantteilen 10 und 12. Das Kantteil 10 bildet den Unterteil 2 und einen Großteil der in dem Mittelteil 6 angeordneten Stützwände der Schwingplatte 1 aus. Das Kantteil 12 bildet den Oberteil 4 und ebenfalls einen Teil der in dem Mittelteil 6 angeordneten Stützwände aus. Somit bilden beide Kantteile 10, 12 gemeinsam den Mittelteil 6 aus.
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Die Kantteile 10, 12 sind in diesem Beispiel an mehreren Lötstellen 14 sicher miteinander verbunden. Auch andere Herstellungsverfahren sind ebenso vorstellbar.
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Die Führung von Kältekreisrohren ist in dem Mittelteil 6 zwischen dem Oberteil 4 und dem Unterteil 2 sowohl innerhalb des durch die Kantteile 10, 12 gebildeten Raumes als auch außerhalb davon möglich.
Liste der Bezugszeichen
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- 1
- Schwingplatte
- 2
- Unterteil
- 4
- Oberteil
- 6
- Mittelteil
- 10, 12
- Kantteil
- 14
- Lötstelle
- 42
- Bohrungen
- 44, 62
- Aussparungen
- 100
- Wärmepumpe