Wärmepumpe. Die Wärmepumpe ist eine Einrichtung, die dazu dient, Wärme aus einem Gebiet niedriger Temperatur in ein Gebiet höherer Temperatur zu fördern. Der Vorgang kann nur mit Aufwand an Arbeit durchgeführt werden. Der wesentlichste Teil der Einrich tung ist ein Verdichter, in welchem ein Me dium (Gas oder Dampf) auf höheren Druck und damit auch auf höhere Temperatur ver dichtet wird. Dem Verdichter nachgeschaltet ist ein Wärmeaustauscher, worin das verdich tete Medium Wärme an den Bereich höherer Temperatur abgibt. Im weiteren folgt eine Kraftmaschine, worin das Medium auf den ursprünglichen Druck entspannt und dabei weiter abgekühlt wird.
In der Regel wird dann noch ein zweiter Wärmeaustauscher nachgeschaltet, durch den hindurch das ge kühlte Medium nach dem Verdichter zurück strömt und dabei Wärme aus dem Bereieh niedriger Temperatur aufnimmt. Dadurch entsteht ein beschlossener greisprozess. Mit- unter aber kann man sich auch mit einem sogenannten offenen Kreisprozess begnügen, in welchem der zweite Wärmeaustauscher durch die Umgebung ersetzt wird, aus wel cher die Wärmepumpe Luft entnimmt und abgekühlte Luft wieder an sie abgibt.
Weil der Vorgang nur mit Aufwand von Arbeit vor sich gehen kann, muss der Einrichtung ein Motor beigefügt werden, welcher den Unterschied zwischen dem Leistungsbedarf des Verdichters und der Nutzleistung der Kraftmaschine deckt.
An der ganzen Einrichtung ist der Wärmeaustauscher der grösste Bestandteil. Damit die Wärmepumpe wirklich mit prak tischem Nutzen arbeitet, dürfen die Tempe raturunterschiede an den Flächen des Wärme- austauschers nur klein sein. Deshalb sind bei den bekannten Bauarten grosse Austausch flächen erforderlich, -wodurch die Einrich tung oft unverhältnismässig verteuert wird.
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Gegenstand <SEP> der <SEP> Erfindung <SEP> ist <SEP> eine
<tb> Wärmepumpe <SEP> mit <SEP> einem <SEP> Verdichter, <SEP> einem
<tb> Wärmeaustauscher <SEP> und <SEP> einer <SEP> Kraftmaschine.
<tb> Die <SEP> Erfindung <SEP> besteht <SEP> darin, <SEP> dass <SEP> der <SEP> rotie rende <SEP> Teil <SEP> des <SEP> Verdichters <SEP> und <SEP> der <SEP> Kraft maschine <SEP> sowie <SEP> ein. <SEP> Teil <SEP> des <SEP> Wärmeaus tauschers <SEP> zu <SEP> einem <SEP> rotierenden <SEP> Ganzen <SEP> ver einigt <SEP> sind.
<tb> Fig.1 <SEP> zeigt <SEP> in <SEP> einem <SEP> schematischen <SEP> Längs schnitt <SEP> ein <SEP> Ausführungsbeispiel <SEP> der <SEP> Wärme pumpe <SEP> nach <SEP> der <SEP> Erfindung.
<SEP> Als <SEP> Verdichter <SEP> ist.
<tb> ein <SEP> Kreiselverdichter <SEP> mit <SEP> dem <SEP> rotierenden <SEP> Rad
<tb> 1, <SEP> als <SEP> Kraftmaschine <SEP> eine <SEP> Turbine <SEP> mit <SEP> dem
<tb> rotierenden <SEP> Rad <SEP> 2 <SEP> vorgesehen. <SEP> Zwischen <SEP> bei den <SEP> Rotorteilen <SEP> 1, <SEP> 2 <SEP> und <SEP> mit <SEP> diesen <SEP> zusam mengebaut <SEP> befindet <SEP> sich <SEP> der <SEP> in <SEP> Form <SEP> einer
<tb> Trommel <SEP> ausgebildete <SEP> rotierende <SEP> Teil <SEP> des
<tb> Wärmeaustauschers <SEP> 3. <SEP> Fig. <SEP> 2 <SEP> zeigt <SEP> Ansicht
<tb> und <SEP> Schnitt <SEP> des <SEP> Verdichterrades, <SEP> Fig. <SEP> 3 <SEP> An sicht <SEP> und <SEP> .Schnitt <SEP> des <SEP> Turbinenrades.
<SEP> Das <SEP> zu
<tb> verdichtende <SEP> Medium <SEP> tritt <SEP> in <SEP> Wellennähe <SEP> in
<tb> die <SEP> Kanäle <SEP> 5 <SEP> des <SEP> Verdichterrades <SEP> 1 <SEP> ein, <SEP> und
<tb> strömt <SEP> durch <SEP> diese <SEP> Kanäle <SEP> 5, <SEP> die <SEP> in <SEP> der <SEP> bei
<tb> Kreiselverdichtern <SEP> üblichen <SEP> Weise <SEP> gekrümmt
<tb> sind, <SEP> nach <SEP> aussen. <SEP> Die <SEP> Kanäle <SEP> des <SEP> Verdichters
<tb> münden <SEP> unmittelbar <SEP> in <SEP> die <SEP> Kanäle <SEP> 6 <SEP> des
<tb> Wärmeaustauschers, <SEP> die <SEP> sich <SEP> in <SEP> Schrauben windungen <SEP> längs <SEP> der <SEP> innern <SEP> Wand <SEP> des <SEP> Zy linders <SEP> 7 <SEP> hinziehen.
<SEP> Hier <SEP> findet <SEP> der <SEP> Wärme austausch <SEP> statt <SEP> zwischen <SEP> dem <SEP> durch <SEP> Verdich tung <SEP> erwärmten <SEP> und <SEP> dem <SEP> die <SEP> Wärme <SEP> auf nehmenden, <SEP> die <SEP> Zylinderwand <SEP> 7 <SEP> aussen <SEP> um spülenden <SEP> Medium. <SEP> Die <SEP> Kanäle <SEP> 6 <SEP> des
<tb> Wärmeaustauschers <SEP> gehen <SEP> über <SEP> in <SEP> Kanäle <SEP> 8
<tb> des <SEP> Turbinenrades <SEP> 2, <SEP> in <SEP> welchem <SEP> das <SEP> ver dichtete <SEP> und <SEP> im <SEP> Wärmeaustauscher <SEP> gekühlte
<tb> Medium <SEP> sich <SEP> entspannt <SEP> und <SEP> dann <SEP> in <SEP> Wellen nähe <SEP> aus <SEP> dem <SEP> Rad <SEP> austritt.
<SEP> Der <SEP> rotierende
<tb> Teil <SEP> des <SEP> Verdichters, <SEP> des <SEP> Wärmeaustausehers
<tb> und <SEP> der <SEP> Turbine <SEP> sitzen <SEP> auf <SEP> derselben <SEP> Welle
<tb> 4, <SEP> die <SEP> in <SEP> zwei <SEP> Lagern <SEP> 9 <SEP> gelagert <SEP> ist. <SEP> Ausser halb <SEP> des <SEP> einen <SEP> Lagers <SEP> ist <SEP> eine <SEP> Kupplung <SEP> 10
<tb> auf <SEP> die <SEP> Welle <SEP> aufgekeilt <SEP> als <SEP> Verbindungs 0 <SEP> <B>01</B> <SEP> ied <SEP> mit <SEP> dem <SEP> zum <SEP> Antrieb <SEP> der <SEP> Wärmepumpe
<tb> notwendigen <SEP> Motor.
<SEP> Der <SEP> ganze <SEP> rotierende <SEP> Teil
<tb> der <SEP> Wärmepumpe <SEP> ist <SEP> von <SEP> einem <SEP> Gehäuse <SEP> 11
<tb> umgeben, <SEP> das <SEP> mit <SEP> den <SEP> notwendigen <SEP> Stutzen
<tb> für <SEP> die <SEP> Leitungen <SEP> versehen <SEP> ist, <SEP> durch <SEP> welche
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die <SEP> am <SEP> Wärmeaustausch <SEP> beteiligten <SEP> Medien
<tb> zu- <SEP> und <SEP> abfliessen.
<tb> Im <SEP> gezeigten <SEP> Beispiel <SEP> sind <SEP> der <SEP> Anschau lichkeit <SEP> wegen <SEP> nur <SEP> zwei <SEP> K=anäle <SEP> gezeichnet.
<tb> die <SEP> ohne <SEP> Unterbi-ucli <SEP> durch <SEP> die <SEP> rotierenden
<tb> Teile <SEP> der <SEP> Wä <SEP> rinepumpe <SEP> führen. <SEP> Es <SEP> können
<tb> aher <SEP> im <SEP> Verdiehterrad.
<SEP> im <SEP> rotierenden <SEP> Teil
<tb> des <SEP> Wärmeaustausehers <SEP> und <SEP> im <SEP> Turbinenrad
<tb> beliebig <SEP> viele <SEP> handle <SEP> vorgesehen <SEP> werden, <SEP> wo bei <SEP> die <SEP> Anzahl <SEP> der <SEP> Kanäle <SEP> in <SEP> allen <SEP> drei <SEP> Tei len <SEP> verschieden <SEP> :
ein <SEP> kann. <SEP> An <SEP> Stelle <SEP> der <SEP> ge zeichneten <SEP> Radialturbine <SEP> kann <SEP> eine <SEP> Axial turbine <SEP> treten. <SEP> Ebenso <SEP> kann <SEP> der <SEP> Radialver dichter <SEP> durch <SEP> einen <SEP> Axialverdichter <SEP> ersetzt
<tb> werden. <SEP> Auch <SEP> wird <SEP> man, <SEP> wenn <SEP> notwendig, <SEP> die
<tb> rotierenden <SEP> Teile <SEP> von <SEP> Verdichter, <SEP> Wärme austauscher <SEP> und <SEP> Turbine <SEP> mit <SEP> der <SEP> Welle <SEP> aus
<tb> einem <SEP> einzigen.
<SEP> Stück <SEP> herausarbeiten.
<tb> Die <SEP> Vorteile <SEP> dieser <SEP> Bauart <SEP> der <SEP> Wärme pumpe, <SEP> bei <SEP> welcher <SEP> Verdiehterrad, <SEP> Turbinen rad <SEP> und <SEP> ein <SEP> Teil <SEP> des <SEP> Wärmeaustauschers <SEP> zu
<tb> einem <SEP> rotierenden <SEP> Ganzen <SEP> vereinigt <SEP> sind, <SEP> be stehen <SEP> darin, <SEP> dass <SEP> die <SEP> Wärmepumpe <SEP> frei <SEP> ist
<tb> von <SEP> LTndiehtheiten, <SEP> welche <SEP> die <SEP> Strömung <SEP> des
<tb> verdichteten <SEP> und <SEP> 'N,#'ärme <SEP> abgebenden <SEP> Me diums <SEP> störend <SEP> beeinflussen.
<SEP> Der <SEP> Durehfluss
<tb> durch <SEP> die <SEP> Wärmepumpe <SEP> erfolgt <SEP> in <SEP> überall
<tb> geschlossenen <SEP> Kanälen, <SEP> welche <SEP> sich <SEP> ohne
<tb> Schwierigkeiten <SEP> so <SEP> gestalten <SEP> lassen, <SEP> dass <SEP> ge ringe <SEP> Widerstände <SEP> zu <SEP> überwinden <SEP> sind. <SEP> In folgedessen <SEP> eignet <SEP> sieh <SEP> diese <SEP> Wärmepumpe
<tb> aueli <SEP> zum <SEP> Betrieb <SEP> mit <SEP> kleinen <SEP> Mengen. <SEP> Über dies <SEP> kann <SEP> durch <SEP> Veränderung <SEP> der <SEP> Drehzahl
<tb> die <SEP> Wärmepumpe <SEP> den <SEP> Betriebsbedingungen
<tb> angepa.sst <SEP> werden. <SEP> Die <SEP> Zylinderwand <SEP> 7, <SEP> welche
<tb> den <SEP> Wärmeaustausch <SEP> vermittelt, <SEP> dreht <SEP> sich
<tb> mit <SEP> grosser <SEP> Geschwindigkeit.
<SEP> Deshalb <SEP> ist, <SEP> der
<tb> jVärmeübergang <SEP> an <SEP> das <SEP> unispülende <SEP> Medium
<tb> vorzüglich. <SEP> Die <SEP> Austauschfläche <SEP> kann <SEP> auch
<tb> bei <SEP> geringen <SEP> Temperaturunterschieden <SEP> klein
<tb> gehalten <SEP> erden.
<tb> Die <SEP> Temperatur <SEP> der <SEP> Wärme <SEP> austauschen den <SEP> Wand <SEP> selbst <SEP> stimmt <SEP> stets <SEP> angenähert <SEP> mit
<tb> der <SEP> Temperatur <SEP> desjenigen <SEP> Mediums <SEP> überein,
<tb> an <SEP> welches <SEP> der <SEP> bessere <SEP> Wärmeübergang <SEP> statt findet. <SEP> Die <SEP> Zylinderwand <SEP> 7 <SEP> des <SEP> bewegten
<tb> @Värmeaustaiiscliei-s <SEP> wird <SEP> also <SEP> angenähert <SEP> die
<tb> Temperatur <SEP> des <SEP> umspülenden <SEP> Mediums <SEP> haben.
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Dadurch <SEP> wird <SEP> auch <SEP> der <SEP> Wärmeübergang <SEP> vom
<tb> verdichteten <SEP> Medium <SEP> an <SEP> die <SEP> Wand <SEP> begün stigt. <SEP> Da <SEP> aber <SEP> die <SEP> Geschwindigkeit <SEP> des <SEP> ver dichteten <SEP> Mediums <SEP> relativ <SEP> zur <SEP> Wärme <SEP> aus tauschenden <SEP> Wand <SEP> im <SEP> Innern <SEP> der <SEP> Kanäle
<tb> kleiner <SEP> sein <SEP> wird <SEP> als <SEP> diejenige <SEP> des <SEP> umspülen den <SEP> Mediums, <SEP> so <SEP> ist <SEP> es <SEP> zweckmässig, <SEP> die <SEP> Ober fläche <SEP> der <SEP> Kanalwandung <SEP> durch <SEP> Rippen <SEP> oder
<tb> dergleichen <SEP> zu <SEP> vergrössern.