WO2012156411A1 - Expansion apparatus for heat pumps - Google Patents

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WO2012156411A1
WO2012156411A1 PCT/EP2012/059038 EP2012059038W WO2012156411A1 WO 2012156411 A1 WO2012156411 A1 WO 2012156411A1 EP 2012059038 W EP2012059038 W EP 2012059038W WO 2012156411 A1 WO2012156411 A1 WO 2012156411A1
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full
control
capillaries
disc
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PCT/EP2012/059038
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Luca Baldini
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Bs2 Ag
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    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/30—Expansion means; Dispositions thereof
    • F25B41/385—Dispositions with two or more expansion means arranged in parallel on a refrigerant line leading to the same evaporator
    • 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
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/30—Expansion means; Dispositions thereof
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    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2600/00—Control issues
    • F25B2600/25—Control of valves
    • F25B2600/2513—Expansion valves

Definitions

  • the present invention relates to an expansion apparatus for a heat pump according to the preamble of claim 1, and a method for operating an expansion apparatus.
  • a heat pump takes on the task of transforming a heat flow with a low temperature to a higher temperature.
  • the compressor Using the principle of the cold steam engine, essentially four apparatuses are needed: the compressor, the condenser, the expansion apparatus and the evaporator.
  • the expansion apparatus takes over the task, the high pressure on the refrigerant liquid through the
  • Condensation temperature is determined to reduce to the depth of the refrigerant passing through the
  • Evaporation temperature is given.
  • the pressure reduction is called expansion.
  • the expansion apparatus in turn generates a pressure drop, which is converted into heat.
  • Expansion apparatus of heat pumps and chillers is that usually a high pressure difference then
  • Expansion devices are designed as complex controlled valves.
  • Heat pump with small temperature lift and thus to a new boundary condition for the heat pump. It must be able to process a large flow of refrigerant at a high as well as at a small temperature difference with the highest possible isentropic efficiency.
  • Refrigerant flow The pressure difference between evaporator and condenser is not important for both devices.
  • a turbomachine As a compressor, the new requirement can also be met very easily and efficiently.
  • the required compression characteristic can be easily adjusted by varying the speed of the compressor.
  • the expansion valve is used to divide the refrigerant flows, that is, to produce a plurality of refrigerant streams with different pressure.
  • the object of the present invention is the
  • the expansion apparatus consists of a multiplicity of parallel-connected capillaries
  • Fig. 1 is a longitudinal section through a
  • FIG. 2 in cross section, the expansion apparatus of Figure 1 and the solid cylinder shown in FIG.
  • FIG 3 shows the cross section along the line B-B, but showing an alternative embodiment of the expansion apparatus
  • Fig. 5 to 7 schematically the operation of the
  • Fig. 8 shows a further embodiment of the
  • the expansion apparatus is shown schematically in the sense of a longitudinal section in FIG.
  • one Full-cylinder 7 made of metal or plastic with respect to the bottom side with respect to the refrigerant liquid flow rate, for example, concavely curved surface 11 holes 13 are available with different diameters and different lengths.
  • the holes 13 form a group of parallel connected capillary tubes with different lengths and / or diameters.
  • the holes 17 of the disc 6 are as slots with different width
  • Circle segment with different radius can correspond. It is essential that the perforations of the hole or
  • Capillaries 13 are aligned.
  • the refrigerant liquid or the condensate is supplied via a port 1 and through the hole or
  • FIGS. 2 and 3 show the cross-section of the full cylinder along the line BB.
  • FIG. 2 shows capillaries of the same diameter, while the full cylinder according to FIG. 3 shows the three different ones Diameter D1 to D3 shows.
  • the throughput and the correspondingly different are different
  • Figure 4 shows in section along the line A-A Lochling Control disk 6 with different perforations 19.
  • the arrangement of the perforations is such that by rotating the disk on the surface 15 of the solid cylinder, a different number of capillaries is released, or capillaries with different diameters and different lengths.
  • the round perforated disc 6 can be rotated about its central axis in small steps. As a result, different capillaries are activated collectively as subgroups or
  • the force for the rotational movement is from the outside through the non-magnetic housing by means of a
  • Solenoid 3 provided, on the one hand overcomes the pressing force of the pressure or tension spring 4, that is, raises the perforated disc, and second transmits the rotational movement of the outer electromagnet 3 to an inner magnetizable or magnetic hub 5, which
  • Non-rotatably connected to the hole or control disk 6 is connected.
  • FIG. 5 shows that the permanent magnet 5 is raised by activation of the electromagnet 3 and the tension spring 4 is compressed. At the same time the control disc 6 raised or removed from the full-cylinder or capillary 7.
  • Control disk 6 is in turn placed on the full cylinder 7.
  • FIG. 8 shows a further embodiment variant of an expansion apparatus according to the invention, in which, in particular, the control disk differs from those shown in FIGS. 1 to 7.
  • control rods 21 are provided, by means of which individual inlet openings of the capillaries 13 can be closed.
  • Control disc 6 lift off or lower, and turning them deleted.
  • a bistable solenoid can accomplish the lifting and lowering of the control disk.
  • control disk 21 Due to the different length of the control disk 21 can by further lowering the
  • control disk 6 that further capillaries are closed, so that finally, when completely lowered only those capillaries 13 are free, on which aligned corresponding holes 17 in the
  • Control disk 6 are provided. In order to ensure a sufficient flow rate of the refrigerant liquid through the control disk 6 even with partial lowering of the control disk 6, additional holes 17 'can be arranged, which are themselves not necessarily aligned with capillary openings.
  • FIGS. 1 to 8 are of course only examples for the better

Abstract

The invention relates to an expansion apparatus or an expansion device of a heat pump, comprising a plurality of bores (13) connected in parallel, which bores have different lengths and/or diameters.

Description

Expansionsapparat für Wärmepumpen Expansion device for heat pumps
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Expansionsapparat bzw. eine Expansionsvorrichtung für eine Wärmepumpe gemäss dem Oberbegriff nach Anspruch 1, sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Expansionsvorrichtung. The present invention relates to an expansion apparatus for a heat pump according to the preamble of claim 1, and a method for operating an expansion apparatus.
Eine Wärmepumpe übernimmt die Aufgabe, einen Wärmestrom mit tiefer Temperatur auf höhere Temperatur zu transformieren. Verwendet man das Prinzip der Kaltdampfmaschine, so werden im Wesentlichen 4 Apparate benötigt: der Kompressor, der Kondensator, der Expansionsapparat und der Verdampfer. Der Expansionsapparat übernimmt die Aufgabe, den hohen Druck über der Kältemittelflüssigkeit, der durch die  A heat pump takes on the task of transforming a heat flow with a low temperature to a higher temperature. Using the principle of the cold steam engine, essentially four apparatuses are needed: the compressor, the condenser, the expansion apparatus and the evaporator. The expansion apparatus takes over the task, the high pressure on the refrigerant liquid through the
Kondensationstemperatur bestimmt ist, auf den tiefen des Kältemittels zu reduzieren, der durch die Condensation temperature is determined to reduce to the depth of the refrigerant passing through the
Verdampfungstemperatur gegeben ist. Die Druckverringerung wird als Expansion bezeichnet.  Evaporation temperature is given. The pressure reduction is called expansion.
Bei Wärmepumpen ist der Expansionsapparat von grosser  For heat pumps, the expansion apparatus of larger
Bedeutung, mit ihm wird der Betriebszustand der Maschine geregelt. Bei der Expansion entstehen Irreversibilitäten, weil die potentielle Energie in kinetische Energie Meaning, with it the operating condition of the machine is regulated. During expansion, irreversibilities arise because the potential energy is in kinetic energy
umgewandelt wird und die hohe Geschwindigkeit im is converted and the high speed in the
Expansionsapparat ihrerseits einen Druckabfall erzeugt, der in Wärme umgewandelt wird. Das Problem des The expansion apparatus in turn generates a pressure drop, which is converted into heat. The problem of
Expansionsapparates von Wärmepumpen und Kältemaschinen ist, dass in der Regel eine hohe Druckdifferenz dann  Expansion apparatus of heat pumps and chillers is that usually a high pressure difference then
erforderlich ist, wenn ein hoher Volumenstrom des is required if a high volume flow of
Kältemittels erforderlich ist. Der Druckabfall im Expansionsapparat nimmt in der 2. Potenz des Volumenstroms zu, d.h. er wird Refrigerant is required. The pressure drop in the Expansion apparatus increases in the second power of the volumetric flow, ie it becomes
4 mal grösser, wenn sich der Volumenstrom verdoppelt. Der Druckabfall und der hydraulische Strömungsdurchmesser verhalten sich ebenfalls nicht linear, das Verhältnis ist eins durch den hydraulischen Durchmesser in der 5. Potenz. Diese nicht linearen Verhältnisse führen dazu, dass  4 times larger when the volume flow doubles. The pressure drop and the hydraulic flow diameter also do not behave linearly, the ratio is one by the hydraulic power in the 5th power. These non-linear relationships cause
Expansionsapparate als komplex geregelte Ventile ausgeführt werden . Expansion devices are designed as complex controlled valves.
Gemäss einem neuerlich realisierten  According to another realized
Gebäudeklimatisierungssystem wurde vorgeschlagen, dass sommerliche Überschusswärme aus einem Gebäude oder dessen Umgebung ins Erdreich bei einer Tiefe bis 500 Meter  Building air conditioning system has been proposed that summer excess heat from a building or its surroundings into the ground at a depth of up to 500 meters
eingelagert wird und im Winter mit einer Wärmepumpe zur Beheizung des Gebäudes wieder aufbereitet wird. is stored and in the winter with a heat pump for heating the building is recycled.
Die Regeneration des Erdreichs mit sommerlicher The regeneration of the soil with summery
Überschusswärme führt zu grossem Leistungsbedarf der Excess heat leads to high power consumption of
Wärmepumpe bei kleinem Temperaturhub und somit zu einer neuen Randbedingung für die Wärmepumpe. Sie muss einen grossen Kältemittelstrom sowohl bei einer grossen wie auch bei einer kleinen Temperaturdifferenz mit einem möglichst hohen isentropen Wirkungsgrad verarbeiten können. Für Heat pump with small temperature lift and thus to a new boundary condition for the heat pump. It must be able to process a large flow of refrigerant at a high as well as at a small temperature difference with the highest possible isentropic efficiency. For
Kondensator und Verdampfer ist diese Anforderung kein Condenser and evaporator, this requirement is no
Problem, sie sind ausgelegt auf den maximalen Problem, they are designed to the maximum
Kältemittelstrom. Die Druckdifferenz zwischen Verdampfer und Kondensator ist für beide Apparate nicht von Bedeutung. Bei der Verwendung einer Turbomaschine als Kompressor kann die neue Anforderung ebenfalls sehr einfach und effizient erfüllt werden. Die erforderliche Kompressions-Kennlinie kann durch die Variation der Drehzahl des Kompressors einfach eingestellt werden. Refrigerant flow. The pressure difference between evaporator and condenser is not important for both devices. When using a turbomachine as a compressor, the new requirement can also be met very easily and efficiently. The required compression characteristic can be easily adjusted by varying the speed of the compressor.
Probleme ergeben sich jedoch bei der Expansion. Ventile und einfache Kapillaren können die beiden Anforderungen nicht ausreichend gut erfüllen.  Problems arise, however, in the expansion. Valves and simple capillaries can not meet the two requirements well enough.
In der WO 2011/072685 wird ein Expansionsventil zur  In WO 2011/072685 an expansion valve for
Trennung eines Kältemittels beschrieben, um es auf Separation of a refrigerant described to it on
verschiedenen Druckniveaus durch verschiedene Wärmetauscher zu führen. Das Expansionsventil dient zum Aufteilen der Kältemittelströme, das heisst, um mehrere Kältemittelströme mit unterschiedlichem Druck zu erzeugen. to pass different pressure levels through different heat exchangers. The expansion valve is used to divide the refrigerant flows, that is, to produce a plurality of refrigerant streams with different pressure.
In der US 6 148 631 wird ein Schalldämpfer für Wärmepumpen beschrieben. Ein Set aus parallelen Röhrchen wird in eine Kühlmittelleitung eingeschoben.  In US 6,148,631 a muffler for heat pumps is described. A set of parallel tubes is inserted into a coolant line.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin die  The object of the present invention is the
Expansion der Kälteflüssigkeit, bei unterschiedlichen Expansion of the refrigerant liquid, at different
Anforderungen bezüglich Kältemitteldurchsatz und Requirements for refrigerant flow rate and
Druckdifferenz, mit einem konstruktiv einfachen Apparat zu ermöglichen. Pressure difference to enable a structurally simple apparatus.
Vorgeschlagen wird ein Expansionsapparat rep. eine  Proposed is an expansion apparatus rep. a
Expansionsvorrichtung einer Wärmepumpe gemäss dem Wortlaut nach Anspruch 1. Expansion device of a heat pump according to the wording of claim 1.
Erfindungsgemäss besteht der Expansionsapparat aus einer Vielzahl von parallel geschalteten Kapillaren  According to the invention, the expansion apparatus consists of a multiplicity of parallel-connected capillaries
unterschiedlicher Länge und/oder Durchmesser, deren different length and / or diameter whose
Eintrittsöffnungen durch eine geeignete Vorrichtung Inlets by a suitable device
selektiv geöffnet oder geschlossen werden können und die von Aussen betätigt werden kann, ohne dass beispielsweise eine mechanische Kraftübertragung von Aussen nach Innen erforderlich ist. can be selectively opened or closed and can be operated from the outside without, for example a mechanical power transmission from outside to inside is required.
Verschiedene Ausführungsvarianten der vorliegenden  Various embodiments of the present
Erfindung sind in abhängigen Ansprüchen charakterisiert.The invention are characterized in dependent claims.
In den Verfahren gemäss dem Wortlaut der Ansprüche 10 und folgende wird das Betreiben einer Expansionsvorrichtung einer Wärmepumpe charakterisiert bzw. beansprucht. In the methods according to the wording of claims 10 and following, the operation of an expansion device of a heat pump is characterized or claimed.
Die Erfindung wird nun beispielsweise und unter Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert.  The invention will now be explained in more detail by way of example and with reference to the accompanying drawings.
Dabei zeigen:  Showing:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen  Fig. 1 is a longitudinal section through a
erfindungsgemässen Expansionsapparat ,  expansion apparatus according to the invention,
Fig. 2 im Querschnitt den Expansionsapparat von Figur 1 bzw. den darin dargestellten Voll-Zylinder im  Fig. 2 in cross section, the expansion apparatus of Figure 1 and the solid cylinder shown in FIG
Querschnitt entlang der Schnittlinie B-B,  Cross section along the section line B-B,
Fig. 3 den Querschnitt entlang der Linie B-B, jedoch darstellend eine alternative Ausführungsvariante des Expansionsapparates ,  3 shows the cross section along the line B-B, but showing an alternative embodiment of the expansion apparatus,
Fig. 4 im Querschnitt den Expansionsapparat bzw. eine Steuerscheibe entlang der Schnittlinie A-A,  4 in cross section the expansion apparatus or a control disk along the section line A-A,
Fig. 5 bis 7 schematisch das Betreiben des  Fig. 5 to 7 schematically the operation of the
Expansionsapparates von Figur 1 zur Steuerung des Kältemitteldurchsatzes, und  Expansion apparatus of Figure 1 for controlling the refrigerant flow rate, and
Fig. 8 eine weitere Ausführungsvariante des  Fig. 8 shows a further embodiment of the
erfindungsgemässen Expansionspparates .  expansion device according to the invention.
Der erfindungsgemässe Expansionsapparat ist schematisch im Sinne eines Längsschnittes in Figur 1 dargestellt. In einem Voll-Zylinder 7 aus Metall oder Kunststoff mit unten bezüglich Kältemittelflüssigkeitsdurchsatz austrittsseitig z.B konkav gewölbter Oberfläche 11 sind Bohrungen 13 mit unterschiedlichem Durchmesser und unterschiedlicher Länge vorhanden. Die Bohrungen 13 bilden eine Gruppe von parallel geschalteten Kapillarrohren mit unterschiedlichen Längen und/oder Durchmessern. Auf der oberen, vorzugsweise flachen Oberfläche 15, ist für den Eintritt der Kältemittelflüssigkeit eine Lochscheibe oder Steuerscheibe 6 z.B. The expansion apparatus according to the invention is shown schematically in the sense of a longitudinal section in FIG. In one Full-cylinder 7 made of metal or plastic with respect to the bottom side with respect to the refrigerant liquid flow rate, for example, concavely curved surface 11 holes 13 are available with different diameters and different lengths. The holes 13 form a group of parallel connected capillary tubes with different lengths and / or diameters. On the upper, preferably flat surface 15, for the entry of the refrigerant liquid, a perforated disk or control disk 6, for example
mittels Federkraft angepresst. Die Löcher 17 der Scheibe 6 sind als Langlöcher mit unterschiedlicher Breite pressed by spring force. The holes 17 of the disc 6 are as slots with different width
ausgebildet, wobei die Form der Lochsegmente einem formed, wherein the shape of the hole segments a
Kreissegment mit unterschiedlichem Radius entsprechen kann. Wesentlich ist, dass die Lochungen der Loch- bzw. Circle segment with different radius can correspond. It is essential that the perforations of the hole or
Steuerscheibe teilweise auf die Eingangsöffnungen der Control disk partly on the entrance openings of the
Kapillaren 13 ausgerichtet sind. Capillaries 13 are aligned.
Die Kältemittelflüssigkeit bzw. das Kondensat wird über einen Anschluss 1 zugeführt und durch die Loch- bzw.  The refrigerant liquid or the condensate is supplied via a port 1 and through the hole or
Steuerscheibe in die Kapillaren des Voll-Zylinders geführt. Durch den Druck wird die Kältemittelflüssigkeit durch die Kapillaren getrieben und an der gegenüberliegenden Control disc guided in the capillaries of the full cylinder. Due to the pressure, the refrigerant liquid is driven through the capillaries and at the opposite
Oberfläche bzw. der z.B. konkav ausgebildeten Oberfläche erfolgt die Expansion bzw. die Druckreduktion. Surface or the e.g. concave surface is carried out the expansion and the pressure reduction.
In Figuren 2 und 3 sind mögliche Ausführungsvarianten der Kapillaren bzw. deren Durchmesser im Voll-Zylinder  In Figures 2 and 3 are possible embodiments of the capillaries or their diameter in the full-cylinder
dargestellt, wobei Figuren 2 und 3 den Querschnitt des Voll-Zylinders entlang der Linie B-B darstellen. Figur 2 zeigt Kapillaren mit gleichem Durchmesser, währenddem der Voll-Zylinder gemäss Figur 3 die drei verschiedenen Durchmesser Dl bis D3 zeigt. Entsprechend unterschiedlich sind selbstverständlich der Durchsatz und die FIGS. 2 and 3 show the cross-section of the full cylinder along the line BB. FIG. 2 shows capillaries of the same diameter, while the full cylinder according to FIG. 3 shows the three different ones Diameter D1 to D3 shows. Of course, the throughput and the correspondingly different are different
Druckdifferenz beim Durchtreten des Kältemittels. Pressure difference when passing through the refrigerant.
Figur 4 zeigt im Schnitt entlang der Linie A-A eine Lochbzw. Steuerscheibe 6 mit unterschiedlichen Lochungen 19. Die Anordnung der Lochungen ist dergestalt, dass durch Drehen der Scheibe auf der Oberfläche 15 des Voll-Zylinders eine unterschiedliche Anzahl der Kapillaren freigegeben wird, bzw. Kapillaren mit unterschiedlichem Durchmesser und unterschiedlicher Länge.  Figure 4 shows in section along the line A-A Lochbzw. Control disk 6 with different perforations 19. The arrangement of the perforations is such that by rotating the disk on the surface 15 of the solid cylinder, a different number of capillaries is released, or capillaries with different diameters and different lengths.
Die runde Lochscheibe 6 kann um ihre Mittelachse in kleinen Schritten gedreht werden. Dadurch werden unterschiedliche Kapillaren kollektiv als Untergruppen aktiviert bzw.  The round perforated disc 6 can be rotated about its central axis in small steps. As a result, different capillaries are activated collectively as subgroups or
passiviert. Die Kraft für die Drehbewegung wird von Aussen durch das nicht magnetische Gehäuse mittels eines passivated. The force for the rotational movement is from the outside through the non-magnetic housing by means of a
Elektromagneten 3 erbracht, der zum einen die Anpresskraft der Druck- oder Spannfeder 4 überwindet, das heisst die Lochscheibe anhebt, und zum zweiten die Drehbewegung des äusseren Elektromagneten 3 auf eine innere magnetisierbare oder magnetische Drehscheibe 5 überträgt, welche Solenoid 3 provided, on the one hand overcomes the pressing force of the pressure or tension spring 4, that is, raises the perforated disc, and second transmits the rotational movement of the outer electromagnet 3 to an inner magnetizable or magnetic hub 5, which
Verdrehfest mit der Loch- bzw. Steuerscheibe 6 verbunden ist. Mit dieser Vorrichtung können nun unterschiedliche Kapillaren zu Gruppen zusammengeschaltet werden und die Anforderung an die neue Funktion an die Wärmepumpe Non-rotatably connected to the hole or control disk 6 is connected. With this device now different capillaries can be interconnected into groups and the requirement for the new function to the heat pump
erfüllen. Das Drehen der Loch- bzw. Steuerscheibe 6 wird anhand der Figuren 5 bis 7 beschrieben. fulfill. The rotation of the hole or control disk 6 will be described with reference to Figures 5 to 7.
Figur 5 zeigt, dass durch Aktivierung des Elektromagneten 3 der Permanentmagnet 5 angehoben und die Spannfeder 4 zusammengepresst wird. Gleichzeitig wird die Steuerscheibe 6 angehoben bzw. vom Voll-Zylinder bzw. Kapillarkörper 7 entfernt . FIG. 5 shows that the permanent magnet 5 is raised by activation of the electromagnet 3 and the tension spring 4 is compressed. At the same time the control disc 6 raised or removed from the full-cylinder or capillary 7.
Nun ist eine Drehbewegung der Steuerscheibe 6 möglich, wie in Figur 6 dargestellt. Durch Drehen des Elektromagneten 3, beispielsweise mittels eines Elektromotors 2, wird  Now, a rotary movement of the control disk 6 is possible, as shown in Figure 6. By turning the electromagnet 3, for example by means of an electric motor 2, is
ebenfalls der Permanentmagnet 5 gedreht und damit verbunden die Steuerscheibe 6. also the permanent magnet 5 is rotated and connected to the control disk. 6
Ist die neue erwünschte Position der Steuerscheibe 6 erreicht, wird der Elektromagnet 3 ausgeschaltet und damit erfolgt eine Expansion der Spannfeder 4 und die  If the new desired position of the control disk 6 is reached, the electromagnet 3 is turned off and thus there is an expansion of the tension spring 4 and the
Steuerscheibe 6 wird wiederum auf den Voll-Zylinder 7 aufgelegt . Control disk 6 is in turn placed on the full cylinder 7.
Ein Vergleich der Figuren 5 und 7 zeigt nun deutlich, dass unterschiedliche Kapillaren durch die unterschiedliche Position der Steuerscheibe für den Durchsatz des  A comparison of Figures 5 and 7 now clearly shows that different capillaries due to the different position of the control disk for the throughput of
Kühlmittels freigegeben sind. Coolant are released.
In Figur 8 ist eine weitere Ausführungsvariante eines erfindungsgemässen Expansionsapparates dargestellt, bei welcher sich insbesondere die Steuerscheibe von denjenigen dargestellt in den Figuren 1 bis 7 unterscheidet. Anstelle der drehenden Lochscheibe, mit der Kapillaren zu Gruppen zusammengefasst werden können, sind sogenannte Steuerstäbe 21 vorgesehen, mittels welchen einzelne Eingangsöffnungen der Kapillaren 13 verschlossen werden können. Damit dienen die beiden Magnete 3 und 5 lediglich dazu, die  FIG. 8 shows a further embodiment variant of an expansion apparatus according to the invention, in which, in particular, the control disk differs from those shown in FIGS. 1 to 7. Instead of the rotating perforated disc with which capillaries can be combined into groups, so-called control rods 21 are provided, by means of which individual inlet openings of the capillaries 13 can be closed. Thus serve the two magnets 3 and 5 only to the
Steuerscheibe 6 abzuheben oder abzusenken, und ein Drehen derselben entfällt. An Stelle des elektrischen Motors für die Drehung kann z.B. ein bistabiler Hubmagnet das Heben und Senken der Steuerscheibe bewerkstelligen. In der Position dargestellt in Figur 8 sind sämtliche Kapillaren 13 im Voll-Zylinder 7 offen für den Durchgang der Control disc 6 lift off or lower, and turning them deleted. Instead of the electric motor for the rotation, for example, a bistable solenoid can accomplish the lifting and lowering of the control disk. In the Position shown in Figure 8 are all capillaries 13 in the full cylinder 7 open to the passage of
Kältemittelflüssigkeit. Durch Absenken der Steuerscheibe 6 dringen mindestens ein Teil der Steuerstäbe 21 in Refrigerant liquid. By lowering the control disk 6 penetrate at least a portion of the control rods 21 in
entsprechende Kapillaröffnungen, wodurch diese Kapillaren verschlossen werden. Durch die unterschiedliche Länge der Steuerscheibe 21 kann durch weiteres Absenken der corresponding capillary openings, whereby these capillaries are closed. Due to the different length of the control disk 21 can by further lowering the
Steuerscheibe 6 erreicht werden, dass weitere Kapillaren verschlossen werden, so dass schliesslich bei vollständigem Absenken nur noch diejenigen Kapillaren 13 frei sind, auf welche ausgerichtet entsprechende Löcher 17 in der Be achieved control disk 6, that further capillaries are closed, so that finally, when completely lowered only those capillaries 13 are free, on which aligned corresponding holes 17 in the
Steuerscheibe 6 vorgesehen sind. Um selbst bei teilweisem Absenken der Steuerscheibe 6 einen ausreichenden Durchsatz der Kältemittelflüssigkeit durch die Steuerscheibe 6 sicherzustellen, können zusätzliche Löcher 17 ' angeordnet werden, welche selbst nicht unbedingt auf Kapillaröffnungen ausgerichtet sind. Control disk 6 are provided. In order to ensure a sufficient flow rate of the refrigerant liquid through the control disk 6 even with partial lowering of the control disk 6, additional holes 17 'can be arranged, which are themselves not necessarily aligned with capillary openings.
Bei den Darstellungen in den Figuren 1 bis 8 handelt es sich selbstverständlich nur um Beispiele zur besseren  The illustrations in FIGS. 1 to 8 are of course only examples for the better
Erläuterung der vorliegenden Erfindung. Keinesfalls ist die Erfindung auf die dargestellten Beispiele beschränkt. So ist es selbstverständlich möglich, anstelle eines Kreis- Zylinders einen quadratischen Zylinder zu verwenden, unterschiedliche Werkstoffe, wie metallene oder polymere Werkstoffe zu verwenden, die unterschiedlichsten Explanation of the present invention. In no way is the invention limited to the illustrated examples. So it is of course possible to use a square cylinder instead of a circular cylinder to use different materials, such as metal or polymeric materials, the most diverse
Durchmesser und Längen der Kapillaren zu verwenden, anstelle einer konkav ausgebildeten Austrittsoberfläche des Voll-Zylinders eine konvex ausgebildete Oberfläche, anstatt der Kraftübertragung auf die Steuerscheibe via Magnet eine direkte mechanische Ansteuerung zu verwenden, etc. etc. To use diameter and length of the capillaries, instead of a concave exit surface of the full cylinder a convex surface, instead of the power transmission to the control disc via magnet to use a direct mechanical control, etc. etc.

Claims

Patentansprüche claims
1. Expansionsapparat bzw. -Vorrichtung einer 1. expansion apparatus or device of a
Wärmepumpe mit einem Anschluss für das Zuführen einer Kältemittelflüssigkeit bzw. eines Kondensates und mit einem Auslass für das druckreduzierte Kältemittel, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von parallel geschalteter Bohrungen (13)  Heat pump having a connection for supplying a refrigerant liquid or a condensate and having an outlet for the pressure-reduced refrigerant, characterized by a multiplicity of bores (13) connected in parallel
unterschiedlicher Länge und/oder Durchmesser.  different length and / or diameter.
2. Expansionsapparat nach Anspruch 1, dadurch 2. expansion apparatus according to claim 1, characterized
gekennzeichnet, dass eine Vielzahl in einem Voll- Zylinder (7) wenigstens nahezu parallel  characterized in that a plurality in a full cylinder (7) at least almost parallel
verlaufender Bohrungen wie insbesondere Kapillaren (13) unterschiedliche Längen und/oder Durchmesser vorgesehen sind.  extending bores such as capillaries (13) different lengths and / or diameters are provided.
3. Expansionsapparat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuervorrichtung (6) vorgesehen ist, damit die Eintrittsöffnungen der Bohrungen bzw. Kapillaren (13) selektiv geöffnet oder geschlossen werden können. 3. expansion apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that a control device (6) is provided so that the inlet openings of the bores or capillaries (13) can be selectively opened or closed.
4. Expansionsapparat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Voll-Zylinder ein Kreiszylinder ist, bezüglich Kältemittelflüssigkeit eingangsseitig aufweisend eine wenigstens nahezu glattflächige, kreisförmige Oberfläche (15), welche mit einer ggf. drehbaren Loch- oder Steuerscheibe (6) überdeckt ist. 4. expansion apparatus according to one of claims 1 to 3, characterized in that the full-cylinder is a circular cylinder, with respect to refrigerant liquid on the input side having an at least almost smooth-surfaced, circular surface (15) which with an optionally rotatable hole or control disc (6 ) is covered.
5. Expansionsapparat nach Anspruch 4, dadurch 5. expansion apparatus according to claim 4, characterized
gekennzeichnet, dass die Steuerscheibe Lochungen aufweist, mit gleichen oder unterschiedlichen  characterized in that the control disc has perforations, with the same or different
Durchmesser und welche wenigstens auf mindestens einen Teil der Eingangsöffnungen der Bohrungen bzw. Kapillaren ausgerichtet sind.  Diameter and which are aligned at least on at least a part of the inlet openings of the bores or capillaries.
6. Expansionsapparat nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerscheibe (6) gegen mindestens einen Teil der Kapillaröffnungen hin gerichtet sogenannte Steuerstäbe (21) aufweist, mittels welchen durch Abheben oder Absenken der Steuerscheibe von bzw. zu den Eintrittsöffnungen der Kapillaren jener Teil der Kapillaren 6. Expansion apparatus according to one of claims 2 to 5, characterized in that the control disk (6) directed against at least a portion of the capillary out so-called control rods (21), by means of which by lifting or lowering the control disk from or to the inlet openings of Capillaries that part of the capillaries
gegebenenfalls verschliessbar ist oder geöffnet werden kann, gegen welche hin die Steuerstäbe gerichtet sind.  optionally is closable or can be opened, against which the control rods are directed.
7. Expansionsapparat nach Anspruch 6, dadurch 7. expansion apparatus according to claim 6, characterized
gekennzeichnet, dass die Steuerstäbe (21)  characterized in that the control rods (21)
unterschiedliche Länge aufweisen.  have different lengths.
8. Expansionsapparat nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung durch eine Spannfeder (4) gegen den Voll-Zylinder gespannt ist, wobei die Spannkraft der Spannfeder mittels einer Magnetanordnung wenigstens teilweise aufhebbar ist, um die Steuervorrichtung vom Voll- Zylinder abzuheben oder um die Steuervorrichtung gegen den Voll-Zylinder zu bewegen und um gegebenenfalls eine Drehbewegung der Loch- bzw. Steuerscheibe zu ermöglichen. 8. Expansion device according to one of claims 2 to 7, characterized in that the control device is tensioned by a tension spring (4) against the full cylinder, wherein the clamping force of the tension spring by means of a magnet arrangement is at least partially canceled, to the control device from the full Lift cylinder or to move the control device against the full-cylinder and order optionally to allow a rotational movement of the hole or control disc.
9. Expansionsapparat nach Anspruch 8, dadurch  9. expansion apparatus according to claim 8, characterized
gekennzeichnet, dass die Spannfeder zwischen einem Elektromagneten (3) und einer magnetisierbaren Scheibe bzw. einem Permanentmagneten angeordnet ist, welche magnetisierbare Scheibe bzw.  in that the tension spring is arranged between an electromagnet (3) and a magnetizable disc or a permanent magnet, which magnetizable disc or
Permanentmagnet (5) drehfest mit der Steuerscheibe verbunden ist, und dass durch Aktivierung des Elektromagneten die Scheibe bzw. der  Permanent magnet (5) rotatably connected to the control disk, and that by activation of the electromagnet, the disc or the
Permanentmagnet gegen den Elektromagneten gezogen und damit die Feder zusammenpressbar ist zum  Permanent magnet pulled against the electromagnet and thus the spring is compressible to
Abheben der Steuerscheibe, und dass ggf. durch Drehen des Elektromagneten die Scheibe bzw. der Permanentmagnet und damit verbunden die  Lifting the control disc, and that possibly by turning the electromagnet, the disc or the permanent magnet and connected to the
Steuerscheibe drehbar ist, um ggf. in einer unterschiedlichen Position gegen den Voll-Zylinder abgesenkt zu werden.  Control disk is rotatable to be lowered if necessary in a different position against the full-cylinder.
10. Verfahren zum Betreiben eines Expansionsapparates bzw. einer Vorrichtung einer Wärmepumpe bezüglich Kältemitteldurchsatz und Druckdifferenz mit einem Anschluss für das Zuführen einer 10. A method of operating an expansion apparatus of a heat pump in terms of refrigerant flow rate and pressure difference with a port for supplying a
Kältemittelflüssigkeit bzw. eines Kondensates und mit einem Auslass für das druckreduzierte  Refrigerant liquid or a condensate and with an outlet for the pressure-reduced
Kältemittel, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Steuervorrichtung eine Vielzahl von Bohrungen bzw. Kapillaren in einem Voll-Zylinder aufweisend unterschiedliche Längen und/oder Durchmesser, je nach Anforderungen an die Wärmepumpe unterschiedlich mit Kältemittelflüssigkeit Refrigerant, characterized in that by means of a control device, a plurality of bores or capillaries in a full-cylinder having different lengths and / or diameter, depending on the requirements of the heat pump different with refrigerant liquid
beschickt werden, worauf die Kältemittelströme anschliessend an den Voll-Zylinder wieder  be charged, whereupon the refrigerant flows to the full-cylinder again
zusammengeführt und in den Auslass für das  merged and into the outlet for the
druckreduzierte Kältemittel abgegeben werden.  pressure-reduced refrigerant are discharged.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer drehbaren Steuer- bzw. 11. The method according to claim 10, characterized in that by means of a rotatable control or
Lochscheibe, welche eingangsseitig der Bohrungen bzw. der Kapillaröffnungen des Voll-Zylinders drehbar gelagert ist und welche ihrerseits  Perforated disk which is rotatably mounted on the input side of the bores or the capillary openings of the full cylinder and which in turn
Lochungen bzw. Bohrungen aufweist, welche  Has perforations or holes, which
mindestens zu einem Teil auf die Eintrittsöffnungen der Bohrungen bzw. Kapillaren im Voll-Zylinder ausgerichtet sind, durch Drehen dieser Lochscheibe bzw. Steuerscheibe die Bohrungen bzw. Kapillaren im Voll-Zylinder je nach Anforderung an die Wärmepumpe unterschiedlich mit Kältemittel beschickt werden.  are aligned at least in part on the inlet openings of the bores or capillaries in the full cylinder, by rotating this perforated disk or control disk, the holes or capillaries in the full cylinder depending on the requirements of the heat pump be charged differently with refrigerant.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch 12. The method according to claim 10 or 11, characterized
gekennzeichnet, dass eine Federkraft, welche die Loch- bzw. Steuerscheibe gegen den Voll-Zylinder treibt und welche zwischen einem aktivierbaren und deaktivierbaren Elektromagneten und einem  in that a spring force which drives the hole or control disk against the full cylinder and which between an activatable and deactivatable electromagnet and a
Permanentmagneten zwischenliegend angeordnet ist, durch Aktivierung des Elektromagneten weitgehendst aufgehoben wird, wodurch die Loch- bzw.  Permanent magnet is arranged in between, is largely canceled by activation of the electromagnet, whereby the hole or
Steuerscheibe vom Voll-Zylinder abgehoben wird, die Loch- bzw. Steuerscheibe durch Drehen des  Control disc is lifted from the full-cylinder, the hole or control disc by turning the
Elektromagneten gedreht wird und anschliessend der Elektromagnet deaktiviert wird, um die Federkraft wieder herzustellen, um m veränderter Position die Loch- bzw. Steuerscheibe wieder gegen den Voll- Zylinder zu treiben, wobei nun gegenüber der Electromagnet is turned and then the electromagnet is deactivated to the spring force again to m changed position to drive the hole or control disc again against the full cylinder, now with respect to the
Ausgangsposition unterschiedliche Bohrungen bzw. Kapillaren im Voll-Zylinder für den Starting position different holes or capillaries in full-cylinder for the
Kältemitteldurchsatz freigegeben werden. Refrigerant flow are released.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung wie die Lochscheibe, zusätzlich aufweisend Steuerstäbe, welche gegen die Kapillaröffnungen im Voll-Zylinder hin gerichtet sind mittels beispielsweise einer aktivierbaren und deaktivierbaren Magnetanordnung vom Voll-Zylinder abgehoben wird oder gegen diesen bzw. die Öffnungen der Kapillaren getrieben wird, um mittels den A method according to claim 10, characterized in that the control device as the perforated disc, additionally comprising control rods, which are directed against the capillary in the full cylinder out by means of, for example, an activatable and deactivatable magnet assembly from the full cylinder or against this or the openings the capillaries is driven to by means of the
Steuerstäben selektiv mindestens einen Teil der Kapillaren im Voll-Zylinder freizugeben oder wieder zu verschliessen . Control rods selectively release at least a portion of the capillaries in full-cylinder or close again.
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