WO2014060284A1 - Verdampfer, kältegerät und einspritzhülse dafür - Google Patents

Verdampfer, kältegerät und einspritzhülse dafür Download PDF

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    • F25B2500/00—Problems to be solved
    • F25B2500/12—Sound

Definitions

  • the present invention relates to an evaporator for a refrigerator, a refrigerator using the evaporator, and an injection sleeve for use in the refrigerator
  • the object of the invention is to provide an evaporator for a refrigerator and in particular an injection sleeve for such an evaporator, which allow both a simple and inexpensive production and a systematic optimization.
  • the object is achieved by an injection sleeve which has a plurality of hollow cylindrical segments of different diameters which follow one another in the passage direction, or by an evaporator in which such an injection sleeve is inserted into an inlet connection of the evaporator line.
  • the injection sleeve is easy to manufacture by drilling; Moreover, the division of the sleeve into the hollow cylindrical segments with different diameter values results in a reduction in the number of parameters that can be optimized, so that systematic optimization with regard to minimizing operating noise is only possible. Stages of the diameter profile between the successive segments do not contribute significantly to the noise, as may be excited in the refrigerant when passing through the stages
  • Frequencies are generally effectively damped by the thermal barrier coating of a refrigeration device housing.
  • the injection nozzle can be inexpensively manufactured in one piece.
  • the hollow cylindrical segments preferably have a same outer diameter.
  • the number of hollow cylindrical segments is preferably between 4 and 10. With a smaller number of segments, it is not guaranteed that optimizing the noise emission actually leads to a satisfactory result; With a larger number of segments, the optimization effort increases considerably, without the result of the optimization significantly improving.
  • the hollow cylindrical segments can all be of equal length; the optimizable parameter is then the diameter.
  • the length of the segments can also be selected as an optimizable parameter; then expediently only discrete values of the diameter
  • successive hollow cylindrical segments is always equal to a predetermined fixed increment or a small multiple of this increment.
  • the injection sleeve should also have an entrance segment for receiving a throttle tube.
  • Input segment has the following hollow cylindrical segment, then the
  • hollow cylindrical segments and the input segment are drilled in one operation or with a single, suitably shaped drill.
  • the entry segment may also have a larger inner diameter than a hollow cylindrical segment following the entry segment. In this case, although two operations are required for drilling the injection sleeve, as the
  • the evaporator conduit may be a tube, e.g. for evaporators of the tube-on-sheet type, finned evaporators, etc.
  • the subject matter of the invention is also a refrigeration device, in particular a domestic refrigerator, which has an evaporator or an injection sleeve of the type described above.
  • FIG. 1 shows the inlet region of an evaporator according to the invention in
  • Fig. 3 is a longitudinal section according to a third embodiment of the
  • Fig. 1 shows in longitudinal section the inlet region of an evaporator line 1. Die
  • Evaporator line 1 may be a tube of a finned evaporator, a tube-on-sheet evaporator or another, known to those skilled and therefore not shown here in more detail evaporator type. It can also be formed from two sheets, in particular a Rollbond evaporator, which are firmly joined together, for example by soldering.
  • the evaporator line 1 here has a widened inlet section 2 into which an injection sleeve 3 is inserted up to a stop 4.
  • the injection sleeve 3 consists of a solderable and highly thermally conductive metal, in particular aluminum. A part of the injection sleeve 3 projects out of the inlet section 2; in this part, the downstream end of a throttle tube 5 is inserted.
  • An inner passage of the injection sleeve 3 is divided into an input segment 6, whose inner diameter with a small tolerance to the outer diameter of the
  • Throttle tube 5 corresponds, and adjoining the input segment 6
  • hollow cylindrical segments 7 to 12 corresponding dimensions and is driven from the downstream side into the body of the sleeve 3.
  • the evaporator tube 1 and the throttle tube 5 are the same as in Fig. 1, and also the outer shape of the injection sleeve 3 is the same.
  • the segments 7 to 12 have no constant length here, instead their inner diameters differ from one segment to the next by 0.1 mm or a multiple thereof.
  • optimization can be made using a set of conventional twist drills in steps of 0.1 mm graduated diameters are generally available, and in the course of a
  • Optimization process are driven forward step by step into the sleeve 3 in order to investigate the effects on the noise.
  • the diameter of the first adjoining the throttle tube 5 hollow cylindrical segment 7 is smaller than that of the input segment 6, in which the throttle tube 5 is inserted.
  • the throttle tube 5 can therefore only be inserted up to a shoulder 15 at the transition between the segments 6, 7, and the throttle tube 5 therefore has at each

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Abstract

Ein Verdampfer für ein Kältegerät umfasst eine Verdampferleitung (1) und eine in einen Einlassanschluss der Verdampferleitung (1) eingefügte Einspritzhülse (3). Die Einspritzhülse (3) weist mehrere in Durchgangsrichtung aufeinanderfolgende hohlzylindrische Segmente (7, 8, 9, 10, 12) mit unterschiedlichen Innendurchmessern auf.

Description

Verdampfer, Kältegerät und Einspritzhülse dafür
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verdampfer für ein Kältegerät, ein Kältegerät, das den Verdampfer verwendet, sowie eine Einspritzhülse zur Verwendung in dem
Verdampfer.
Herkömmlicherweise erreicht das in einem Kältegerät zirkulierende Kältemittel den Verdampfer über ein Drosselrohr, dessen geringer Durchmesser
Strömungsgeschwindigkeiten des Kältemittels von einigen zehn bis sogar mehreren hundert Kilometern pro Stunde erzwingt. Im Verdampfer ist der für die Zirkulation des Kältemittels verfügbare Leitungsquerschnitt erheblich höher, und die Strömung dementsprechend erheblich langsamer. Aufgrund der starken Verzögerung am Eingang des Verdampfers neigt die Kältemittelströmung hier stark zur Turbulenz, und, in Folge dessen, zur Erzeugung von Betriebsgeräuschen.
Um diese Betriebsgeräusche zu minimieren, ist es erforderlich, die Geometrie des Einlasses des Verdampfers sorgfältig zu optimieren, und eine solche geräuschoptimierte Geometrie reproduzierbar zu fertigen. Es ist an sich bekannt, am Einlass eines Verdampfers eine Einspritzhülse einzufügen, deren freier Innendurchmesser in Durchströmungsrichtung allmählich zunimmt, um so einen kontinuierlichen und gleichmäßigen Übergang von dem engen Querschnitt des Drosselrohrs zum weiten Querschnitt der Verdampferleitung zu schaffen. Eine solche sich konisch erweiternde Einspritzhülse ist beschwerlich zu fertigen, und sie ist auch schwierig im Hinblick auf minimale Geräuscherzeugung zu optimieren, denn da
Querschnittänderungen von beliebigem Ausmaß an beliebigen Stellen entlang der Hülse vorgenommen werden können, gibt es im Prinzip unendlich viele Freiheitsgrade, in denen Änderungen vorgenommen werden können, so dass eine systematische Suche nach einem optimalen Querschnittsverlauf mit endlichem Aufwand an Zeit und Ressourcen kaum möglich erscheint. Aufgabe der Erfindung ist, einen Verdampfer für ein Kältegerät und insbesondere eine Einspritzhülse für einen solchen Verdampfer zu schaffen, die sowohl eine einfache und preiswerte Fertigung als auch eine systematische Optimierung erlauben.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Einspritzhülse, die mehrere in Durchgangsrichtung aufeinanderfolgende hohlzylindrische Segmente mit unterschiedlichen Durchmessern aufweist, bzw. durch einen Verdampfer, bei dem eine solche Einspritzhülse in einen Einlassanschluss der Verdampferleitung eingefügt ist.
Dank der Zylinderform ihrer Segmente ist die Einspritzhülse durch Bohren bequem zu fertigen; außerdem resultiert aus der Gliederung der Hülse in die hohlzylindrischen Segmente mit unterschiedlichen Durchmesserwerten eine Reduzierung der Zahl der optimierbaren Parameter, wodurch eine systematische Optimierung im Hinblick auf eine Minimierung des Betriebsgeräusches erst möglich wird. Stufen des Durchmesserverlaufs zwischen den aufeinanderfolgenden Segmenten tragen zur Geräuschentwicklung nicht merklich bei, da im Kältemittel beim Passieren der Stufen eventuell angeregte
Schwingungen aufgrund der hohen Strömungsgeschwindigkeit jenseits des vom
Menschen wahrnehmbaren Frequenzbereichs liegen und, selbst wenn subharmonische Anteile im hörbaren Bereich des Spektrums erzeugt werden sollten, deren hohe
Frequenzen im Allgemeinen durch die Wärmedämmschicht eines Kältegerätegehäuses wirksam gedämpft werden.
Wenn die freien Durchmesser der hohlzylindrischen Segmente in Durchgangsrichtung zunehmen, kann die Einspritzdüse kostengünstig einteilig gefertigt werden. Um das Einfügen der Hülse in die Verdampferleitung zu erleichtern, haben die hohlzylindrischen Segmente vorzugsweise einen gleichen Außendurchmesser.
Die Zahl der hohlzylindrischen Segmente beträgt vorzugsweise zwischen 4 und 10. Bei einer kleineren Zahl von Segmenten ist nicht gewährleistet, dass eine Optimierung der Geräuschemission tatsächlich zu einem befriedigenden Ergebnis führt; bei einer größeren Zahl von Segmenten wächst der Optimierungsaufwand erheblich an, ohne dass sich das Ergebnis der Optimierung wesentlich verbessert. Die hohlzylindrischen Segmente können sämtlich eine gleiche Länge haben; der optimierbare Parameter ist dann der Durchmesser.
Umgekehrt kann auch die Länge der Segmente als optimierbarer Parameter gewählt werden; dann sind zweckmäßigerweise nur diskrete Werte des Durchmessers
zugelassen, so dass die Differenz der Innendurchmesser von je zwei
aufeinanderfolgenden hohlzylindrischen Segmenten immer gleich einer vorgegebenen festen Schrittweite oder ein kleines Mehrfaches dieser Schrittweite ist.
Die Einspritzhülse sollte auch ein Eingangssegment zum Aufnehmen eines Drosselrohrs aufweisen.
Wenn das Eingangssegment einen kleineren Innendurchmesser als ein auf das
Eingangssegment folgendes hohlzylindrisches Segment hat, dann können die
hohlzylindrischen Segmente und das Eingangssegment in einem Arbeitsgang bzw. mit einem einzigen, passend geformten Bohrer gebohrt werden. Um die Einspritzgeometrie in der Serienfertigung zuverlässig zu reproduzieren und einheitlich geräuscharme
Verdampfer zu erhalten, ist es dann allerdings erforderlich, die Tiefe, bis zu der das Drosselrohr in die Einspritzhülse eingeschoben wird, abzumessen. Alternativ kann das Eingangssegment auch einen größeren Innendurchmesser haben als ein auf das Eingangssegment folgendes hohlzylindrisches Segment. In diesem Fall sind zwar zum Bohren der Einspritzhülse zwei Arbeitsgänge erforderlich, da die
hohlzylindrischen Segmente und das Eingangssegment aus unterschiedlichen Richtungen gebohrt werden müssen, doch kann die dadurch resultierende Durchmesserstufe zwischen dem Eingangssegment und dem darauffolgenden hohlzylindrischen Segment als Anschlag genutzt werden, der die Eingangstiefe des Drosselrohrs reproduzierbar begrenzt.
Die Verdampferleitung kann ein Rohr sein, z.B. bei Verdampfern vom Tube-on-sheet-Typ, Lamellenverdampfern etc.
Zweckmäßig ist aber auch die Verwendung der Hülse bei einer aus zwei
aneinandergefügten Blechen gebildeten Verdampferleitung, z.B. eines Rollbond- Verdampfers, da bei Verdampfern dieses Typs, wenn das Drosselrohr unmittelbar zwischen die zwei Bleche eingefügt ist, der Leitungsquerschnitt am Einlass besonders stark variieren kann.
Gegenstand der Erfindung ist auch ein Kältegerät, insbesondere ein Haushaltskältegerät, das einen Verdampfer bzw. eine Einspritzhülse der oben beschriebenen Art aufweist.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Aus dieser Beschreibung und den Figuren gehen auch Merkmale der
Ausführungsbeispiele hervor, die nicht in den Ansprüchen erwähnt sind. Solche Merkmale können auch in anderen als den hier spezifisch offenbarten Kombinationen auftreten. Die Tatsache, dass mehrere solche Merkmale in einem gleichen Satz oder in einer anderen Art von Textzusammenhang miteinander erwähnt sind, rechtfertigt daher nicht den Schluss, dass sie nur in der spezifisch offenbarten Kombination auftreten können;
stattdessen ist grundsätzlich davon auszugehen, dass von mehreren solchen Merkmalen auch einzelne weggelassen oder abgewandelt werden können, sofern dies die
Funktionsfähigkeit der Erfindung nicht in Frage stellt. Es zeigen:
Fig. 1 den Einlassbereich eines erfindungsgemäßen Verdampfers im
Längsschnitt gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung;
Fig. 2 einen Längsschnitt durch den Einlassbereich gemäß einer zweiten
Ausgestaltung; und Fig. 3 einen Längsschnitt gemäß einer dritten Ausgestaltung der
Erfindung.
Fig. 1 zeigt im Längsschnitt den Einlassbereich einer Verdampferleitung 1. Die
Verdampferleitung 1 kann ein Rohr eines Lamellenverdampfers, eines Tube-on-Sheet- Verdampfers oder eines anderen, dem Fachmann bekannten und deswegen hier nicht weiter im Detail dargestellten Verdampfertyps sein. Sie kann auch aus zwei miteinander, z.B. durch Lötung, fest verbundenen Blechen, insbesondere eines Rollbond-Verdampfers gebildet sein. Die Verdampferleitung 1 hat hier einen aufgeweiteten Einlassabschnitt 2, in den eine Einspritzhülse 3 bis zu einem Anschlag 4 eingeschoben ist. Die Einspritzhülse 3 besteht aus einem lötbaren und gut wärmeleitenden Metall, insbesondere aus Aluminium. Ein Teil der Einspritzhülse 3 ragt aus dem Einlassabschnitt 2 heraus; in diesen Teil ist das stromabwärtige Ende eines Drosselrohrs 5 eingeschoben.
Ein innerer Durchgang der Einspritzhülse 3 gliedert sich in ein Eingangssegment 6, dessen Innendurchmesser mit geringer Toleranz dem Außendurchmesser des
Drosselrohrs 5 entspricht, und sich an das Eingangssegment 6 anschließende
hohlzylindrische Segmente 7 bis 12 mit in Durchströmungsrichtung stufenweise zunehmendem Innendurchmesser. Bei genauer Betrachtung der Figur erkennt man, dass die Durchmesserunterschiede zwischen benachbarten Segmenten nicht konstant sind. Die Durchmesser der einzelnen Segmente 7 bis 12 sind das Ergebnis einer
experimentellen Optimierung, bei der einzelne Segmente sukzessive aufgeweitet werden, um anschließend zu untersuchen, ob sich eine Verbesserung des Betriebsgeräuschs ergibt. Wenn eine solche Optimierung abgeschlossen ist und optimale Innendurchmesser für die Segmente 7 bis 12 bekannt sind, kann die Einspritzhülse 3 auf einfache Weise in Serie mit Hilfe eines Bohrers gefertigt werden, der axial aufeinanderfolgende Segmente mit jeweils den Durchmessern und Längen des Eingangssegments 6 und der
hohlzylindrischen Segmente 7 bis 12 entsprechenden Abmessungen umfasst und von der stromabwärtigen Seite her in den Körper der Hülse 3 vorgetrieben wird.
Unmittelbar an den stromaufwärtigen Enden der Verdampferleitung 1 und der Hülse 3 sind kegelige Vertiefungen ausgebildet, die die Anbringung einer Lötnaht 13 zwischen Verdampferleitung 1 und Einspritzhülse 3 bzw. einer Lötnaht 14 zwischen Einspritzhülse 3 und Drosselrohr 5 erleichtern.
Bei der Ausgestaltung der Fig. 2 sind das Verdampferrohr 1 und das Drosselrohr 5 dieselben wie in Fig. 1 , und auch die äußere Gestalt der Einspritzhülse 3 ist dieselbe. Die Segmente 7 bis 12 haben hier jedoch keine konstante Länge, stattdessen unterscheiden sich ihre Innendurchmesser jeweils von einem Segment zum nächsten um 0,1 mm oder ein Mehrfaches davon. Bei dieser Ausgestaltung kann die Optimierung erfolgen unter Verwendung eines Satzes herkömmlicher Spiralbohrer, die mit in Schritten von 0,1 mm abgestuften Durchmessern allgemein verfügbar sind, und die im Laufe eines
Optimierungsprozesses Schritt für Schritt weiter in die Hülse 3 hinein vorgetrieben werden, um die Auswirkungen auf die Geräuschentwicklung zu untersuchen.
Es ist leicht nachvollziehbar, dass bei den Ausgestaltungen der Fig. 1 und 2 das erste hohlzylindrische Segment 7 für die Geräuschentwicklung weitgehend bedeutungslos ist, da das Ende des Drosselrohrs 5 sich erst im darauffolgenden hohlzylindrischen Segment 8 befindet, und dass die Stärke der Geräuschentwicklung von einem Verdampfer zum anderen variieren kann, je nach dem, wie weit das Drosselrohr 5 in das Segment 8 hineinragt. Um eine einheitlich geringe Geräuschentwicklung zu erzielen, ist es daher nötig, bei der Serienfertigung die Eindringtiefe des Drosselrohrs 5 von einem Verdampfer zum nächsten genau zu reproduzieren.
Dieses Problem stellt sich nicht bei der Ausgestaltung der Fig. 3. Hier ist der Durchmesser des ersten sich an das Drosselrohr 5 anschließenden hohlzylindrischen Segments 7 kleiner als der des Eingangssegments 6, in das das Drosselrohr 5 eingesteckt ist. Das Drosselrohr 5 kann daher nur bis zu einer Schulter 15 am Übergang zwischen den Segmenten 6, 7 eingeschoben werden, und das Drosselrohr 5 hat daher an jedem
Verdampfer exakt dieselbe Position, ohne dass die Einstecktiefe aufwändig gemessen und kontrolliert werden müsste. Allerdings kann die Einspritzhülse 3 der Fig. 3 nicht mehr wie diejenigen der Fig. 1 und 2 in einem einzigen Bohrvorgang gefertigt werden; um den gezeigten Verlauf der Querschnitte der Segmente 6 bis 12 zu realisieren, sind zwei Bohrvorgänge von entgegengesetzten Enden der Hülse 3 her erforderlich.
BEZUGSZEICHEN
1 Verdampferleitung
2 Einlassabschnitt
3 Einspritzhülse
4 Anschlag
5 Drosselrohr
6 Eingangssegment
7 hohlzylindrisches Segment
8 hohlzylindrisches Segment
9 hohlzylindrisches Segment
10 hohlzylindrisches Segment
1 1 hohlzylindrisches Segment
12 hohlzylindrisches Segment
13 Lötnaht
14 Lötnaht
15 Schulter

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1 . Verdampfer für ein Kältegerät mit einer Verdampferleitung (1 ) und einer in einen Einlassanschluss der Verdampferleitung (1 ) eingefügten Einspritzhülse (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Einspritzhülse (3) mehrere in
Durchgangsrichtung aufeinanderfolgende hohlzylindrische Segmente (7, 8, 9, 10, 12) mit unterschiedlichen Innendurchmessern aufweist.
2. Verdampfer nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Einspritzhülse (3) einteilig ausgebildet ist und die freien Durchmesser der hohlzylindrischen Segmente (7, 8, 9, 10, 12) in Durchgangsrichtung zunehmen.
3. Verdampfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die
hohlzylindrischen Segmente (7, 8, 9, 10, 12) einen gleichen Außendurchmesser aufweisen.
4. Verdampfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Zahl der hohlzylindrischen Segmente (7, 8, 9, 10, 12) zwischen vier und zehn beträgt.
5. Verdampfer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass alle hohlzylindrischen Segmente (7, 8, 9, 10, 12) eine gleiche Länge haben.
6. Verdampfer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Differenz der Innendurchmesser von je zwei aufeinanderfolgenden
hohlzylindrischen Segmenten (7, 8, 9, 10, 12) gleich einer vorgegebenen festen Schrittweite oder ein kleines Mehrfaches dieser Schrittweite ist.
7. Verdampfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Einspritzhülse (3) ein Eingangssegment (6) zum
Aufnehmen eines Drosselrohrs (5) aufweist.
8. Verdampfer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Eingangssegment (6) einen kleineren Innendurchmesser als ein auf das
Eingangssegment (6) folgendes hohlzylindrisches Segment (7) hat.
9. Verdampfer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das
Eingangssegment (6) einen größeren Innendurchmesser als ein auf das
Eingangssegment (6) folgendes hohlzylindrisches (7) Segment hat.
10. Verdampfer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdampferleitung (1 ) ein Rohr ist.
1 1 . Verdampfer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdampferleitung (1 ) von zwei aneinandergefügten Blechen gebildet ist.
12. Kältegerät, insbesondere Haushaltskältegerät, mit einem Verdampfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
13. Einspritzhülse (3) für einen Verdampfer, dadurch gekennzeichnet, dass sie
mehrere in Durchgangsrichtung aufeinanderfolgende hohlzylindrische Segmente (7, 8, 9, 10, 12) mit unterschiedlichen Innendurchmessern aufweist
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