EP3870911A1 - Verdunstungsanordnung für ein kältegerät - Google Patents

Verdunstungsanordnung für ein kältegerät

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EP3870911A1
EP3870911A1 EP19791200.9A EP19791200A EP3870911A1 EP 3870911 A1 EP3870911 A1 EP 3870911A1 EP 19791200 A EP19791200 A EP 19791200A EP 3870911 A1 EP3870911 A1 EP 3870911A1
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EP
European Patent Office
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evaporation
coating
arrangement according
heating tube
evaporation tray
Prior art date
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Pending
Application number
EP19791200.9A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Molnar
Sascha Steininger
Luca Holzhauser
Ayfer FLORA TEIXEIRA
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BSH Hausgeraete GmbH
Original Assignee
BSH Hausgeraete GmbH
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Filing date
Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • F25D2321/1412—Removal by evaporation using condenser heat or heat of desuperheaters

Definitions

  • the present invention relates to an evaporation arrangement, which is used in a refrigeration device, in particular a household refrigeration device, to remove condensation water accumulating on one or more evaporators.
  • Such an evaporation arrangement conventionally comprises an evaporation tray, which collects the condensation water and is arranged in close thermal contact with a heat source in order to heat the condensation water in the evaporation tray to such an extent that it evaporates at least as quickly as condensation water flows in from the evaporator or evaporators.
  • a heat source that can be used to heat the condensed water is a heating tube immersed in the evaporation pan.
  • the heating tube is conventionally made of copper, since copper conducts heat well and is sufficiently corrosion-resistant even when wet.
  • the object of the present invention is therefore to provide an evaporation arrangement which achieves a high evaporation rate with low manufacturing costs.
  • the object is achieved in that, in the case of an evaporation arrangement for a refrigeration device, in particular a household refrigeration device, with an evaporation tray and a heating tube running in the evaporation tray, the heating tube is a steel tube provided with a corrosion protection coating.
  • the coating guarantees sufficient resistance of the steel pipe even in the event of long-term contact with the condensed water.
  • the anti-corrosion coating can comprise an inner metal layer and an outer plastic layer, so that the inner metal layer still offers protection even if the relatively soft plastic layer has been damaged.
  • metals are considered as the metal coating which are less noble than the steel of the steel tube in the order of the electrochemical series of voltages; such as in particular zinc, nickel or aluminum in pure or alloyed form.
  • metallic coatings which predominantly contain zinc or aluminum, such as an essentially pure zinc coating, a zinc-aluminum coating, an aluminum-zinc coating, a zinc-magnesium coating or an aluminum-silicon coating, can be obtained by immersing the steel pipe , in particular a steel tube bent before being dipped into an intended shape, are applied to a melt.
  • a galvanic application is also possible, in particular for a zinc coating, a zinc-nickel coating, a nickel coating or a copper-nickel coating.
  • the plastic layer of the anti-corrosion coating preferably contains a thermoplastic, in particular a PA, PVC, PVDF, PTFE, ECTFE, PPS or polyolefin.
  • the plastic layer can be produced by (co-) extrusion, by a fluidized bed sintering process or an injection process, it being possible to promote a uniform distribution of the applied plastic particles by opposing electrostatic charging of the steel tube and the plastic particles.
  • a primer layer / primer can be provided as an adhesion promoter between the steel tube or its metal coating on the one hand and the plastic coating on the other.
  • the heating tube preferably has at least two bends extending over the upper edge of an outer wall of the evaporation tray.
  • a plurality of claws into which the heating tube is latched can be formed on a bottom of the evaporation tray.
  • Fig. 1 shows a section of the machine room of an inventive
  • FIG. 2 shows an evaporation arrangement of the refrigeration device from FIG. 1 in perspective
  • Fig. 3 shows a cross section through a heating tube of the evaporation arrangement.
  • Fig. 1 shows a section of the machine room 18 of a household refrigerator, seen from the open back.
  • the machine room 18 is located on the rear of a body 19, in which one or more storage compartments accessible from the front are accommodated above the machine room.
  • the machine room 18 contains a compressor 1, which is connected in a known manner to a condenser (not shown), possibly a frame heater, at least one throttle point and at least one evaporator arranged above the machine room to form a refrigerant circuit in order to cool at least one storage compartment of the refrigeration device.
  • the compressor 1 comprises a compressor capsule 20, a pump and a motor driving the pump, which are hidden in the compressor capsule 20, and suction and suction leads out of the compressor capsule 20 Pressure connections 2, 3.
  • the suction and pressure connections 2, 3 shown in FIG. 1 without connection are each connected to a refrigerant pipe in the fully assembled refrigeration device, via which refrigerant vapor is sucked in by the evaporator or compressed refrigerant is supplied to the condenser of the refrigeration device.
  • An evaporation tray 4 is mounted on the capsule of the compressor 1 to form an evaporation arrangement.
  • the evaporation tray 4 is arranged to collect condensate flowing from the evaporator through a passage in the housing. In the case considered here, it is fitted tightly on the capsule of the compressor 1 in order to collect waste heat from the compressor 1; However, it is also conceivable to mount it directly on the floor of the machine room, below the compressor 1.
  • a dome 5 which is complementary to the shape of the compressor 1 and is tightly fitting on an upper part of the capsule 20 is formed on the bottom of the evaporation tray.
  • a ditch 6 extends around the dome 5.
  • the ditch 6 is adjoined to the outside by regions 7 in which the ground is approximately flat and is higher than at the bottom of the ditch 6 approximately vertical outer wall 8.
  • a refrigerant line connects the compressor 1 to the condenser and, if present, to the frame heater and guides compressed, warm refrigerant during operation.
  • This refrigerant line comprises a section which dips into the evaporation tray 2 and acts as a heating tube 9 which emits heat to the water of the evaporation tray 2.
  • the heating pipe 9 can be arranged between an outlet of the compressor 1 and the condenser or between the condenser and the throttle point; if present, the frame heater can also be arranged in front of or behind the condenser and in front of or behind the heating tube 9, depending on the heating power required to prevent condensation on a front frame of the housing.
  • a main part of the heating tube 9 runs in the interior of the evaporation tray 2 in a horizontal plane.
  • this main part comprises a plurality of straight pipe sections 10, each of which extends in the longitudinal direction of the evaporation tray 2 extend and are interconnected by 180 ° bends 11.
  • holding claws 12 are arranged, in the upwardly open notches of a keyhole-like cross section, the heating tube 9, in particular its straight tube sections 10, are engaged.
  • the ends of the heating tube 9 are formed by two upright arches 13 which extend over the outer wall 8 of the evaporation tray 2.
  • FIG. 3 shows a cross section through the heating tube 9.
  • An innermost layer of the heating tube is formed by a thin-walled steel tube 14.
  • the steel tube 14 can be single or double-walled.
  • a metallic coating 15, in particular an essentially pure zinc coating, a zinc-aluminum coating, an aluminum-zinc coating, a zinc-magnesium coating or an aluminum-silicon coating is formed on the steel tube 14 as a first corrosion protection layer.
  • Such a coating can be produced in a manner known per se by pulling the steel tube 14 through a melt of the coating. Galvanic generation is also possible, but is primarily considered for coatings with a significant proportion of nickel, since these are less suitable for dipping due to their high melting point.
  • a primer layer 16 is applied here to the metallic coating 15, e.g. also by dipping or spraying.
  • the primer layer 16 can be provided to improve the adhesion between the metallic coating 15 and a plastic coating 17 if necessary.
  • the plastic coating 17 consists of a thermoplastic such as polyamide (PA), polyvinyl chloride (PVC), polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene (PTFE), ethylene chlorotrifluoroethylene (ECTFE), polyphenylene sulfide (PPS) and their copolymers or polyolefin (LDPE, LLDPE) , HDPE, PP) and mixtures thereof.
  • a thermoplastic such as polyamide (PA), polyvinyl chloride (PVC), polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene (PTFE), ethylene chlorotrifluoroethylene (ECTFE), polyphenylene sulfide (PPS) and their copolymers or polyolefin (LDPE, LLDPE) , HDPE, PP) and mixtures thereof.
  • the plastic coating 17 can be formed by extrusion, in particular by passing the steel tube 14 provided with the coating 15 through an extrusion nozzle and coating it in the process; Also suitable are vortex sintering processes in which the tube is heated to the softening temperature of the thermoplastic is passed through a fluidized bed made of plastic powder, or powder coating processes in which electrostatically charged plastic powder particles are attracted to the tube by applying an opposite charge and fused to a gap-free layer on the surface thereof. The heated tube is only used to allow the powder to adhere. This is followed by a baking or baking step. This is necessary to start the crosslinking of the plastic (approx. 120-220 ° C).

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Abstract

Eine Verdunstungsanordnung für ein Kältegerät, insbesondere ein Haushaltskältegerät, umfasst eine Verdunstungsschale (2) und ein in der Verdunstungsschale (2) verlaufendes Heizrohr (9). Das Heizrohr (9) ist ein mit einer Korrosionsschutzbeschichtung (15, 16, 17) versehenes Stahlrohr (14).

Description

Verdunstungsanordnung für ein Kältegerät
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verdunstungsanordnung, die in einem Kältegerät, insbesondere einem Haushaltskältegerät, zur Beseitigung von an einem oder mehreren Verdampfern anfallendem Kondenswasser dient.
Eine solche Verdunstungsanordnung umfasst herkömmlicherweise eine Verdunstungsschale, die das Kondenswasser auffängt und in engem thermischem Kontakt zu einer Wärmequelle angeordnet ist, um das Kondenswasser in der Verdunstungsschale so stark aufzuheizen, dass es mindestens so schnell verdampft, wie Kondenswasser von dem oder den Verdampfern nachfließt.
Eine Wärmequelle, die zum Beheizen des Kondenswassers in Frage kommt, ist ein in die Verdunstungsschale eintauchendes Heizrohr. Das Heizrohr ist herkömmlicherweise aus Kupfer gefertigt, da Kupfer gut Wärme leitet und auch in feuchtem Zustand ausreichend korrosionsbeständig ist.
Kupfer ist aber auch sehr weich, so dass eine ausreichende mechanische Stabilität nur mit einer höheren Wandstärke als bei den meisten anderen Metallen erreichbar ist. Die hohe benötigte Wandstärke relativiert den Vorteil der hohen Wärmeleitfähigkeit und führt gleichzeitig zu hohen Kosten.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, eine Verdunstungsanordnung zu schaffen, die bei geringen Fertigungskosten eine hohe Verdunstungsrate erreicht.
Die Aufgabe wird gelöst, indem bei einer Verdunstungsanordnung für ein Kältegerät, insbesondere ein Haushaltskältegerät, mit einer Verdunstungsschale und einem in der Verdunstungsschale verlaufenden Heizrohr das Heizrohr ein mit einer Korrosionsschutzbeschichtung versehenes Stahlrohr ist.
Die Beschichtung garantiert eine ausreichende Beständigkeit des Stahlrohrs auch bei lang andauerndem Kontakt mit dem Kondenswasser. Die Korrosionsschutzbeschichtung kann eine innere Metallschicht und eine äußere Kunststoffschicht umfassen, so dass die innere Metallschicht auch dann noch Schutz bietet, wenn die relativ weiche Kunststoffschicht beschädigt worden ist.
Als Metallbeschichtung kommen insbesondere Metalle in Betracht, die in der Reihenfolge der elektrochemischen Spannungsreihe unedler als der Stahl des Stahlrohrs sind; wie insbesondere Zink, Nickel oder Aluminium in reiner oder legierter Form.
Insbesondere metallische Überzüge, die überwiegend Zink oder Aluminium enthalten, wie ein im wesentlichen reiner Zinküberzug, ein Zink-Aluminium-Überzug, ein Aluminium-Zink- Überzug, ein Zink-Magnesium-Überzug oder ein Aluminium-Silizium-Überzug können durch Tauchen des Stahlrohrs, insbesondere eines vor dem Tauchen in eine vorgesehene Form gebogenen Stahlrohrs, in eine Schmelze aufgebracht werden.
Eine Aufbringung auf galvanischem Wege kommt ebenfalls in Betracht, insbesondere für eine Zink-Beschichtung, eine Zink-Nickel-Beschichtung, eine Nickel-Beschichtung oder eine Kupfer- Nickel-Beschichtung.
Die Kunststoffschicht der Korrosionsschutzbeschichtung enthält vorzugsweise einen thermoplastischen Kunststoff, insbesondere ein PA, PVC, PVDF, PTFE, ECTFE, PPS oder Polyolefin.
Die Kunststoffschicht kann durch (Co-)Extrusion, durch ein Wirbelsinterverfahren oder ein Spritzverfahren erzeugt werden, wobei eine gleichmäßige Verteilung der aufgebrachten Kunststoffpartikel durch entgegengesetzte elektrostatische Aufladung des Stahlrohrs und der Kunststoffpartikel gefördert werden kann.
Um die Haftung der Kunststoffbeschichtung zu verbessern, kann eine Primerschicht/Grundierung als Haftvermittler zwischen dem Stahlrohr oder dessen Metallbeschichtung einerseits und der Kunststoffbeschichtung andererseits vorgesehen sein.
Um die Fertigung der Verdunstungsanordnung zu vereinfachen und insbesondere die Notwendigkeit einer Dichtung an einem Durchgang des Heizrohrs durch eine Wand der Verdunstungsschale zu vermeiden, weist das Heizrohr vorzugsweise wenigstens zwei sich über die Oberkante einer Außenwand der Verdunstungsschale hinweg erstreckende Bögen auf.
Um das Heizrohr an der Verdunstungsschale zu verankern, insbesondere wenn dessen Bögen sich über den Rand der Verdunstungsschale hinweg erstrecken, ohne diesen zu berühren, können an einem Boden der Verdunstungsschale mehrere Klauen geformt sein, in die das Heizrohr eingerastet ist.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen. Es zeigen:
Fig. 1 einen Ausschnitt aus dem Maschinenraum eines erfindungsgemäßen
Kältegeräts;
Fig.2 eine Verdunstungsanordnung des Kältegeräts aus Fig. 1 in perspektivischer
Ansicht; und
Fig. 3 einen Querschnitt durch ein Heizrohr der Verdunstungsanordnung.
Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt des Maschinenraums 18 eines Haushaltskältegeräts, gesehen von dessen offener Rückseite her. Der Maschinenraum 18 befindet sich im hier betrachteten Beispiel an der Rückseite eines Korpus 19, in dem oberhalb des Maschinenraums ein oder mehrere von der Vorderseite her zugängliche Lagerfächer untergebracht sind.
Der Maschinenraum 18 enthält einen Verdichter 1 , der in bekannter Weise mit einem (nicht gezeigten) Verflüssiger, eventuell einer Rahmenheizung, wenigstens einer Drosselstelle und wenigstens einem oberhalb des Maschinenraums angeordneten Verdampfer zu einem Kältemittelkreislauf verbunden ist, um wenigstens ein Lagerfach des Kältegeräts zu kühlen. Der Verdichter 1 umfasst eine Verdichterkapsel 20, eine Pumpe und einen die Pumpe antreibenden Motor, die in der Verdichterkapsel 20 verborgen sind, sowie aus der Verdichterkapsel 20 herausgeführte Saug- und Druckanschlüsse 2, 3. Die in der Fig. 1 unverbunden dargestellten Saug- und Druckanschlüsse 2, 3 sind beim fertig montierten Kältegerät jeweils mit einem Kältemittelrohr verbunden, über das Kältemitteldampf vom Verdampfer angesaugt bzw. verdichtetes Kältemittel dem Verflüssiger des Kältegeräts zugeführt wird.
Auf der Kapsel des Verdichters 1 ist eine Verdunstungsschale 4 montiert, um eine Verdunstungsanordnung bilden. Die Verdunstungsschale 4 ist angeordnet, um von dem Verdampfer über einen Durchgang des Gehäuses ablaufendes Kondenswasser aufzufangen. Im hier betrachteten Fall ist sie auf der Kapsel des Verdichters 1 eng anliegend montiert, um Abwärme des Verdichters 1 aufzufangen; denkbar ist aber auch eine Anbringung unmittelbar am Boden des Maschinenraums, unterhalb des Verdichters 1 .
Wie in Fig. 2 zu erkennen, ist am Boden der Verdunstungsschale eine zur Gestalt der Verdichters 1 komplementäre, an einem Oberteil der Kapsel 20 eng anliegende Kuppel 5 geformt. Um die Kuppel 5 herum erstreckt sich ein Graben 6. An den Graben 6 schließen nach außen Bereiche 7 an, in denen der Boden in etwa eben ist und höher liegt als am Grund des Grabens 6. Rings um den Boden erstreckt sich eine steile, hier in etwa vertikale Außenwand 8.
Eine Kältemittelleitung verbindet den Verdichter 1 mit dem Verflüssiger sowie, wenn vorhanden, mit der Rahmenheizung und führt im Betrieb verdichtetes, warmes Kältemittel. Diese Kältemittelleitung umfasst einen Abschnitt, der in die Verdunstungsschale 2 eintaucht und als ein Wärme an das Wasser der Verdunstungsschale 2 abgebendes Heizrohr 9 wirkt. Das Heizrohr 9 kann je nach Wärmebedarf der Verdunstungsschale 2 zwischen einem Auslass des Verdichters 1 und dem Verflüssiger oder zwischen dem Verflüssiger und der Drosselstelle angeordnet sein; falls vorhanden, kann ferner die Rahmenheizung je nach der Heizleistung, die erforderlich ist, um eine Betauung eines vorderen Rahmens des Gehäuses zu vermeiden, im Kältemittelkreislauf vor oder hinter dem Verflüssiger sowie vor oder hinter dem Heizrohr 9 angeordnet sein.
Ein Hauptteil des Heizrohrs 9 verläuft im Innern der Verdunstungsschale 2 in einer horizontalen Ebene. In der hier gezeigten Ausgestaltung umfasst dieser Hauptteil mehrere geradlinige Rohrabschnitte 10, die sich jeweils in Längsrichtung der Verdunstungsschale 2 erstrecken und untereinander durch 180°-Bögen 11 verbunden sind. Am Boden der Verdunstungsschale 2, insbesondere in dem ebenen Bereich 7 und in Scheitelnähe der Kuppel 5, sind Halteklauen 12 angeordnet, in deren nach oben offene Kerben von schlüssellochähnlichem Querschnitt das Heizrohr 9, insbesondere seine geradlinigen Rohrabschnitte 10 eingerastet sind. Die Enden des Heizrohrs 9 sind durch zwei aufrechte Bögen 13 gebildet, die sich über die Außenwand 8 der Verdunstungsschale 2 hinweg erstrecken.
Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch das Heizrohr 9. Eine innerste Schicht des Heizrohrs ist durch ein dünnwandiges Stahlrohr 14 gebildet. Das Stahlrohr 14 kann einfach- oder doppelwandig sein. Als eine erste Korrosionsschutzschicht ist auf dem Stahlrohr 14 eine metallische Beschichtung 15, insbesondere ein im wesentlichen reiner Zinküberzug, ein Zink-Aluminium-Überzug, ein Aluminium-Zink-Überzug, ein Zink-Magnesium-Überzug oder ein Aluminium-Silizium-Überzug gebildet. Ein solcher Überzug kann in an sich bekannter Weise erzeugt werden, indem das Stahlrohr 14 durch eine Schmelze des Überzugs gezogen wird. Eine Erzeugung auf galvanischem Wege ist ebenfalls möglich, kommt aber in erster Linie für Überzüge mit einem signifikanten Anteil an Nickel in Betracht, da diese sich aufgrund ihres hohen Schmelzpunkts weniger zum Tauchen eignen.
Auf die metallische Beschichtung 15 ist hier eine Primerschicht 16 aufgebracht, z.B. ebenfalls durch Tauchen oder durch Aufsprühen. Die Primerschicht 16 kann vorgesehen sein, um wenn nötig die Haftung zwischen der metallischen Beschichtung 15 und einer Kunststoffbeschichtung 17 zu verbessern.
Die Kunststoffbeschichtung 17 besteht aus einem thermoplastischen Kunststoff wie etwa Polyamid (PA), Polyvinylchlorid (PVC), Polyvinylidenfluorid (PVDF), Polytetrafluorethylen (PTFE), Ethylen-chlorotrifluoroethylen (ECTFE), Polyphenylensulfid (PPS) und deren Copolymere oder Polyolefin (LDPE, LLDPE, HDPE, PP) und Gemischen davon.
Die Kunststoffbeschichtung 17 kann durch Extrudieren geformt werden, insbesondere indem das mit der Beschichtung 15 versehene Stahlrohr 14 durch eine Extrudierdüse geführt und dabei beschichtet wird; in Betracht kommen ferner Wirbelsinterverfahren, bei denen das auf Erweichungstemperatur des thermoplastischen Kunststoffs erwärmte Rohr durch ein Fließbett aus Kunststoffpulver geführt wird, oder Pulverbeschichtungsverfahren, bei denen elektrostatisch aufgeladene Kunststoffpulverpartikel durch Anlegen einer entgegengesetzten Ladung an das Rohr von diesem angezogen und an dessen Oberfläche zu einer lückenlosen Schicht verschmolzen werden. Das erwärmte Rohr dient lediglich um das Pulver anhaften zulassen. Danach erfolgt ein Einback- oder Einbrennschritt. Dieser ist notwendig um die Vernetzung des Kunststoffes in Gang zu setzten (ca. 120-220 °C).
BEZUGSZEICHEN
Verdichter
Sauganschluss
Druckanschluss
Verdunstungsschale
Kuppel
Graben
ebener Bereich
Außenwand
Heizrohr
Rohrabschnitt
Bogen
Halteklaue
Bogen
Stahlrohr
metallische Beschichtung
Primerschicht
Kunststoffbeschichtung
Maschinenraum
Korpus
Verdichterkapsel

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Verdunstungsanordnung für ein Kältegerät, insbesondere ein Haushaltskältegerät, mit einer Verdunstungsschale (2) und einem in der Verdunstungsschale (2) verlaufenden Heizrohr (9), dadurch gekennzeichnet, dass das Heizrohr (9) ein mit einer Korrosionsschutzbeschichtung (15, 16, 17) versehenes Stahlrohr (14) ist.
2. Verdunstungsanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Korrosionsschutzbeschichtung (15, 16, 17) eine innere Metallschicht (15) und eine äußere Kunststoffschicht (17) umfasst.
3. Verdunstungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Metallschicht (15) der Korrosionsschutzbeschichtung (15, 16, 17)
überwiegend aus einem oder mehreren unter Zink, Nickel und Aluminium ausgewählten Metallen besteht.
4. Verdunstungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallschicht (15) durch Tauchen in eine Schmelze oder galvanisch erzeugt ist.
5. Verdunstungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kunststoffschicht (17) der
Korrosionsschutzbeschichtung (15, 16, 17) einen thermoplastischen Kunststoff, insbesondere ein PA, PVC, PVDF, PTFE, ECTFE, PPS oder Polyolefin enthält.
6. Verdunstungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass unter der Kunststoffbeschichtung (17) eine Primerschicht (16) vorgesehen ist.
7. Verdunstungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizrohr (9) wenigstens zwei sich über eine
Außenwand (8) der Verdunstungsschale (2) hinweg erstreckende Bögen (13) aufweist.
8. Verdunstungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Boden der Verdunstungsschale (2) mehrere Halteklauen (12) geformt sind, in die das Heizrohr (9) eingerastet ist.
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