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