DE102020117899B4

DE102020117899B4 - Hochtemperaturwärmepumpe

Info

Publication number: DE102020117899B4
Application number: DE102020117899.9A
Authority: DE
Inventors: Tim Hamacher; Andreas Mück
Original assignee: Sph Sustainable Process Heat GmbH
Current assignee: Sph Sustainable Process Heat GmbH
Priority date: 2020-07-07
Filing date: 2020-07-07
Publication date: 2022-11-17
Anticipated expiration: 2040-07-08
Also published as: JP2023543107A; DE102020117899A1; EP4179268A1; US20230141537A1; CN115917225A; WO2022008529A1

Abstract

Hochtemperaturwärmepumpe, umfassend- ein Kompressor-System, welches ein Schmiermittelreservoir umfasst, das Schmiermittelreservoir umfassend einen Aufnahmeraum (1) für Schmiermittel (2) mit zumindest einem den Aufnahmeraum (1) nach außen zumindest teilweise begrenzenden Aufnahmeraum-Verkleidungselement (3, 4), das Schmiermittelreservoir weiterhin umfassend ein Temperier-Element (5), das von einem Heiz- und/oder Kühlmedium durchströmbar ist, sodass das Temperier-Element (5) dazu eingerichtet ist, das Schmiermittel (2) je nach Anforderung zu beheizen oder zu kühlen,- sowie eine mit der Temperier-Einheit (5) strömungsverbundene Zu- und Abführeinheit, über welche die Temperier-Einheit (5) mit einem der Wärmepumpe zu- oder abgeführten Heiz- oder Kühlmedium oder einem externen Heiz- oder Kühlmedium gespeist wird, wobei der Aufnahmeraum (1) in einem Gehäuseteil eines einen Kompressor des Kompressor-Systems aufnehmenden Kompressor-System-Gehäuses ausgebildet ist, wobei das Temperier-Element (5) ausgebildet ist als eine an dem Aufnahmeraum-Verkleidungselement (3, 4) ausgebildete Anordnung einer Mehrzahl von Kanälen, die jeweils zumindest teilweise in den Aufnahmeraum (1) hineinragen, wobei die Kanäle in einer Strömungsverbindung miteinander stehen oder strömungsbezogen voneinander getrennt sind, und wobei die Kanäle in Form von Rippen (6) ausgebildet sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hochtemperaturwärmepumpe, umfassend ein Kompressor-System welches ein Schmiermittelreservoir umfasst , das Schmiermittelreservoir umfassend einen Aufnahmeraum für Schmiermittel mit zumindest einem den Aufnahmeraum nach außen zumindest teilweise begrenzenden Aufnahmeraum-Verkleidungselement.
Die vorliegende Erfindung findet vornehmlich (aber nicht ausschließlich) Verwendung bei thermodynamischen Heizsystemen wie Wärmepumpen, insbesondere bei Hochtemperaturwärmepumpen. Nicht ausgeschlossen ist jedoch eine Implementierung der vorliegenden Erfindung in einem thermodynamischen Kühlsystem, beispielsweise einer Kältemaschine oder Klimaanlage.
Die Technologie von Wärmepumpen ist allgemein bekannt. So werden Wärmepumpen dazu eingesetzt, unter Aufwendung von technischer bzw. mechanischer Arbeit thermische Energie aus einem ersten externen Medium (z.B. der Umgebungsluft oder Flüssigkeiten) aufzunehmen und in Addition mit der aufgewendeten Antriebsenergie als Nutzenergie oder Nutzwärme auf ein zweites externes Medium zu übertragen. Das zweite externe Medium stellt dabei ein zu beheizendes Medium dar. Bei der Implementierung eines solchen Systems in einer Erdwärmeanlage kann das erste externe Medium von im Erdgestein enthaltenen Flüssigkeiten bereitgestellt werden, in Industrieprozessen kann aber auch Abwärme als erstes externes Medium dienen.
Derzeit werden Wärmepumpen insbesondere zum Beheizen von Gebäuden eingesetzt. Jedoch sind derweil auch Anwendungen bekannt geworden, in denen Wärmepumpen zur Erzeugung von für industrielle Prozesse benötigter Wärme genutzt werden. Für industrielle Prozesse werden dabei häufig Hochtemperaturwärmepumpen mit Medientemperaturen von > 100°C eingesetzt.
In der DE 10 2011 086 476 A1 ist das Wärmepumpen-Grundprinzip am Beispiel einer Hochtemperaturwärmepumpe anschaulich beschrieben. Die Wärmepumpe weist einen Fluidkreislauf zum Aufnehmen von thermischer Energie durch das Fluid aus wenigstens einem ersten Reservoir unter Aufwendung von technischer Arbeit und zur Abgabe von thermischer Energie durch das Fluid an wenigstens ein zweites Reservoir zum Heizen des wenigstens einen zweiten Reservoirs auf.
Als relevanter Stand der Technik wird auch auf die folgenden Druckschriften verwiesen: DE 30 02 776 A1 , DE 10 2015 121 583 A1 , DE 92 08 890 U1 , DE 11 2014 001 139 T5 , CH 676 035 A5 , CH 313 859 A , FR 2 482 274 A1 , US 2015 / 0 345 844 A1 , US 2 139 996 A , US 320 308 A und JP 2013 - 234 796 A .
Nebst einer Verdampfungseinheit, einer Kondensationseinheit, und einer Expansionseinheit, weisen Wärmepumpen (auch Hochtemperaturwärmepumpen) standardmäßig eine Verdichtungseinheit zur Kompression eines in einem Fluidkreislauf zirkulierenden Arbeitsmediums auf. In der Verdampfungseinheit wird vom flüssigen in den gasförmigen Zustand befördertes Arbeitsmedium wird vom Kompressor angesaugt und auf ein Druckniveau komprimiert, das zur Verflüssigung des Arbeitsmediums erforderlich ist. Während der (beispielsweise elektrisch) angetriebene Verdichter das dampfförmige Arbeitsmedium von einem niedrigen Ausgangsdruckniveau zu einem höheren Enddruckniveau verdichtet, erhöht sich die Temperatur des Arbeitsmediums. Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche Kompressor-Varianten bekannt, beispielsweise Hubkolbenverdichter, Scroll-Verdichter, Schraubenverdichter, Rollkolbenverdichter und Drehkolbenverdichter (diese Auflistung ist nicht abschließend). Hubkolbenverdichter beispielsweise basieren auf dem Prinzip, dass ein sich bewegender Kolben das gasförmige Arbeitsmedium durch ein Ansaugventil ansaugt, wenn sich der Kolben in einen den Kolben umgebendem Zylinder abwärts bewegt. Das Arbeitsmedium wird verdichtet, wenn der Kolben eine Aufwärtsbewegung erfährt. Bei Hubkolbenverdichtern ist das Ansaugventil während der Kompression des Arbeitsmediums geschlossen. Das Arbeitsmedium verlässt den Kompressor über ein Druckventil, sofern der Druck im Zylinder ein auf einer Hochdruckseite des Kompressors vorliegendes Druckniveau überschreitet. Da nicht erfindungserheblich sei auf Ausführungen zu weiteren Kompressor-Typen an dieser Stelle verzichtet.
Die Erfindung kann sich auf unterschiedliche Bauformen von Kompressor-Systemen beziehen, unter anderem auf ein offenes Kompressor-System, ein halbhermetisches Kompressor-System oder ein hermetisches Kompressor-System. Bei offenen Kompressor-Systemen ist die Antriebseinheit (Motor) baulich vom Kompressor getrennt. Dabei wird eine Antriebswelle des Kompressors aus dem Gehäuse geführt und mit der Antriebseinheit wirkverbunden. In halbhermetischen Kompressor-Systemen ist die Antriebseinheit und der Kompressor in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet. Bei einem hermetischen Kompressor-System sind Antriebseinheit und Kompressor ebenfalls in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet, jedoch ist dieses im Gegensatz zu einem halbhermetischen Kompressor-System vollends nach außen verschweißt.
Die Verdichtungseinheit kann auch als „Verdichter“ oder „Kompressor“ bezeichnet werden. Nachfolgend sei der Begriff des „Kompressor-Systems“ durchgängig verwendet, da der eigentliche Kompressor in der Regel mit weiteren Komponenten, wie einer den Kompressor antreibenden Antriebseinheit (z.B. einem Elektromotor) und einem Schmiermittelreservoir unmittelbar zusammenwirkt.
In der Regel weisen die erwähnten Kompressoren bzw. Kompressor-Systeme ein Schmiermittelreservoir zur Aufnahme eines Schmiermittels auf. Unter einem Schmiermittel kann auch ein Schmiermittelgemisch verstanden werden. Das Schmiermittel dient dazu, Komponenten des Kompressors bzw. Kompressor-Systems zu schmieren, insbesondere die beweglichen Komponenten des Kompressors (z.B. Kolben, Zylinder, Lager, Ventile etc.). Bekannte Schmiermittelreservoirs werden dabei häufig als „Ölsumpf“ bezeichnet. Da es sich jedoch auch um anderweitige Schmiermittel als „Öl“ handeln kann, sei vorliegend durchgängig der Begriff des „Schmiermittelreservoirs“ verwendet. Aus dem Ölsumpf bzw. Schmiermittelreservoir wird das Öl bzw. Schmiermittel angesaugt und zu den jeweils zu schmierenden Stellen befördert.
Es ist bekannt, dass sich im Stillstand einer Wärmepumpe im Ölsumpf (Schmiermittelreservoir) des Kompressors flüssiges Arbeitsmedium (z.B. Kältemittel) ansammeln und mit dem Öl bzw. Schmiermittel vermischen bzw. gasförmiges Arbeitsmedium in dem Öl bzw. Schmiermittel lösen kann. Dadurch können die Eigenschaften des Öls bzw. Schmiermittels verändert werden, beispielsweise kann die Viskosität des Öls bzw. Schmiermittels herabgesetzt werden, und die Schmierwirkung abnehmen. Wird anstelle des Öls bzw. Schmiermittels ein Gemisch aus Öl bzw. Schmiermittel mit dem Arbeitsmedium zu den zu schmierenden Stellen befördert, kann dies zu einer verminderten Schmierwirkung führen. Letztlich kann daraus eine erhöhte Reibung zwischen den beweglichen Komponenten bzw. in den Lagern resultieren, was zu einem vermehrten mechanischen Verschleiß führen kann. Um dem entgegenzuwirken, wird heutzutage auf Öl- bzw. Schmiermittelheizungen zurückgegriffen, womit sich das Schmiermittel bei Stillstand der Wärmepumpe beheizen lässt. Bekannt ist es dabei derartige Heizsysteme in Form von in dem Ölsumpf bzw. Schmiermittelreservoir angeordnete elektrische Heizstäbe zu verwirklichen. Auch sind Heizsysteme in Form von elektrischen Heizbändern bekannt, die den Ölsumpf bzw. das Schmiermittelreservoir umgeben.
Die genannten Heizsysteme sind in Bezug auf die Ökobilanz einer Wärmepumpe nachteilig, da sie einem zusätzlichen Energieaufwand zur Bereitstellung der für das Heizsystem erforderlichen elektrischen Energie bedürfen. Ferner ist nachteilig, dass es sich bei den bekannten Systemen um zusätzliche Bauteile handelt, die bei der Konstruktion bzw. Montage separat in das System implementiert werden müssen, was zu einem erhöhten Konstruktions- bzw. Montageaufwand führt.
Bei Hochtemperaturwärmepumpen ist es aufgrund der dort vorherrschenden hohen Saug- und Druckgastemperaturen, sowie der im Kompressor zusätzlich erzeugten reibungsinduzierten Wärme, erforderlich, das Schmiermittel bei Bedarf zu kühlen. Dies ist mit den bekannten Systemen nicht umsetzbar.
Entsprechend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Hochtemperaturwärmepumpe bereitzustellen, mit der im Vergleich zu den bekannten Systemen eine verbesserte Ökobilanz erzielbar ist, sich der Fertigungs- bzw. Montageaufwand reduzieren lässt und eine Schmiermittelkühlung sowie Schmiermittelerwärmung ermöglicht wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Hochtemperaturwärmepumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen.
Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren zusätzlich.
Es sei ferner darauf hingewiesen, dass eine hierin verwendete, zwischen zwei Merkmalen stehende und diese miteinander verknüpfende Konjunktion „und/oder“ stets so auszulegen ist, dass in einer ersten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Gegenstands lediglich das erste Merkmal vorhanden sein kann, in einer zweiten Ausgestaltung lediglich das zweite Merkmal vorhanden sein kann und in einer dritten Ausgestaltung sowohl das erste als auch das zweite Merkmal vorhanden sein können.
Die vorliegende Erfindung betrifft Hochtemperaturwärmepumpe, umfassend

- ein Kompressor-System, welches ein Schmiermittelreservoir umfasst, das Schmiermittelreservoir umfassend einen Aufnahmeraum für Schmiermittel mit zumindest einem den Aufnahmeraum nach außen zumindest teilweise begrenzenden Aufnahmeraum-Verkleidungselement, das Schmiermittelreservoir weiterhin umfassend ein Temperier-Element, das von einem Heiz- und/oder Kühlmedium durchströmbar ist, sodass das Temperier-Element dazu eingerichtet ist, das Schmiermittel je nach Anforderung zu beheizen oder zu kühlen,
- sowie eine mit der Temperier-Einheit strömungsverbundene Zu- und Abführeinheit, über welche die Temperier-Einheit mit einem der Wärmepumpe zu- oder abgeführten Heiz- oder Kühlmedium oder einem externen Heiz- oder Kühlmedium gespeist wird,

Wie erwähnt, kann vorliegend unter einem Schmiermittel sowohl ein 1-Komponenten Schmiermittel als auch ein Mehrkomponenten-Schmiermittel verstanden werden (also ein Schmiermittelgemisch). Ferner kann unter einem Schmiermittel ein Schmieröl zu verstehen sein.
Unter einem „Aufnahmeraum“ ist ein geometrisch zumindest teilweise begrenzter Raum zu verstehen, in welchem ein Schmiermittel aufgenommen ist. Der Aufnahmeraum ist nach außen zumindest teilweise von einem Aufnahmeraum-Verkleidungselement begrenzt, beispielsweise einem Aufnahmeraum-Boden (bzw. Aufnahmeraum-Grund) oder einer Aufnahmeraum-Wand. Der Aufnahmeraum kann dabei aus mehreren Aufnahmeraum-Verkleidungselementen gebildet sein, die miteinander verbunden sind (z.B. über entsprechende Schweißverbindungen). Auch kann der Aufnahmeraum von einem einteilig ausgebildeten Aufnahmeraum-Verkleidungselement nach außen begrenzt sein (dieses kann z.B. im Guss oder im Wege eines Schmiedevorgangs gefertigt sein). Unter dem Terminus des „Verkleidungselements“ ist vorliegend nicht ein Verkleidungselement im Sinne einer Außenverkleidung oder ähnlichem zu verstehen, vielmehr ist damit eine unmittelbar in Kontakt zum Schmiermittel stehende Aufnahmeraum-Begrenzung des Aufnahmeraums gemeint.
Die Geometrie des Aufnahmeraum-Verkleidungselements ist dabei nicht festgelegt. So kann der Aufnahmeraum beispielsweise die Form einer Wanne aufweisen, jedoch auch eine zylinder- oder siloähnliche Form etc. aufweisen. Bei einer zylinderähnlichen Form des Aufnahmeraums kann unter einem Aufnahmeraum-Verkleidungselement beispielsweise auch ein Zylindermantel zu verstehen sein.
Unter einer „Integration“ des Temperier-Elements in das Aufnahmeraum-Verkleidungselement kann zu verstehen sein, dass das Temperier-Element in das Vollmaterial des Verkleidungselements eingebracht, d.h. vom Vollmaterial des Verkleidungselements umgeben ist. Unter einer „Anordnung“ des Temperier-Elements an dem Aufnahmeraum-Verkleidungselement kann zu verstehen sein, dass das Temperier-Element zumindest teilweise mit dem Aufnahmeraum-Verkleidungselement verbunden und/oder in dieses integriert ist, jedoch auch von einer Verkleidungselement-Oberfläche abstehen und z.B. in den Aufnahmeraum hineinragen kann.
Die Angabe, wonach das „Temperier-Element von einem Heiz- und/oder Kühlmedium durchströmbar ist“, kann dahingehend verstanden werden, dass das Temperier-Element in einem ersten Betriebsmodus (z.B. einem Heizmodus) von einem Heizmedium durchströmbar ist, und in einem zweiten Betriebsmodus (z.B. einem Kühlmodus) von einem Kühlmittel durchströmbar ist. Dabei kann das Temperier-Element einen Strömungskanal bzw. Strömungsraum bereitstellen, der - je nach Betriebsmodus - von einem Heiz- oder Kühlmedium durchströmt wird. Dies bedeutet, dass ein und derselbe Raum entweder von einem Heizmedium oder Kühlmedium durchströmt wird. Bei einer solchen Ausgestaltung wird dem Temperier-Element entweder Heiz- oder Kühlmedium zugeleitet. Die Zuleitungstrennung erfolgt dabei bevorzugt außerhalb des Temperier-Elements. Gleiches gilt für die Ableitung. Auch kann das Temperier-Element unterschiedliche Zu- und Ableitungen für das Heizmedium respektive Kühlmedium aufweisen. Ferner kann das Temperier-Element dahingehend ausgebildet sein, dass in diesem separate Strömungskanäle bzw. Strömungsräume für das Heizmedium und Kühlmedium ausgebildet sind. Diese separaten Strömungskanäle bzw. Strömungsräume weisen sodann separate Zu- und Ableitungen für das Heizmedium respektive Kühlmedium auf.
Dadurch dass das Temperier-Element - je nach Erfordernis - von einem Heiz- bzw. Kühlmittel durchströmbar ist, kann im Aufnahmeraum befindliche Schmiermittel flexibel, d.h. je nach Anforderung, beheizt oder gekühlt werden. Damit erfährt die vorliegende Erfindung besondere Eignung für den Einsatz in Hochtemperaturwärmepumpen. Durch die Integration bzw. Anordnung des Temperier-Elements in das bzw. an dem zumindest einen Aufnahmeraum-Verkleidungselement wird der Montageaufwand beim Aufbau bzw. der Konstruktion des Kompressor-Systems einer Wärmepumpe deutlich vereinfacht.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen einer mit der Erfindung vorgeschlagenen Hochtemperaturwärmepumpe sind in den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung der dort genannten Merkmale bzw. weiterer nachfolgend beschriebener vorteilhafter Ausgestaltungen angegeben.
Nach einer ersten Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Aufnahmeraum-Verkleidungselement ein Aufnahmeraumboden, eine Aufnahmeraumwand, ein Aufnahmeraummantel oder ein Aufnahmeraumdeckel ist. Dies kann je nach Geometrie des Aufnahmeraums variieren. Bei einer Wannenform des Aufnahmeraums können beispielsweise eine Mehrzahl von Aufnahmeraum-Verkleidungselementen den Aufnahmeraum begrenzen, beispielsweise ein Aufnahmeraumboden und mehrere daran angrenzende Aufnahmeraum-Teilwände, wobei die Aufnahmeraum-Teilwände eine gemeinsame Aufnahmeraumwand ausbilden. Bei einer zylindrischen Grundform des Aufnahmeraums kann das Aufnahmeraum-Verkleidungselement auch durch einen Aufnahmeraummantel gebildet sein. Entsprechend kann das Temperier-Element an unterschiedlichen Positionen des Schmiermittelreservoirs angeordnet sein, beispielsweise in einem Aufnahmeraumboden, einer Aufnahmeraumwand, einem Aufnahmeraummantel oder einem Aufnahmeraumdeckel. Auch können mehrere Temperier-Elemente in einem Aufnahmeraum-Verkleidungselement oder mehreren Aufnahmeraum-Verkleidungselementen angeordnet sein, beispielsweise im Aufnahmeraumboden und einer Aufnahmeraumwand (oder mehreren Aufnahmeraum-Teilwände).
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Temperier-Element eine in dem Aufnahmeraum-Verkleidungselement ausgebildete Hohlraumkammer ist. Eine solche Hohlraumkammer ist sodann von dem Heiz- und/oder Kühlmedium durchströmbar. Die Hohlraumkammer weist eine oder mehrere geeignete Zuleitung(en) und Ableitung(en) für das Heizmedium respektive Kühlmedium auf. Die Geometrie der Hohlraumkammer ist dabei nicht festgelegt, solange diese von dem Heiz- respektive Kühlmedium durchströmbar ist. Die Hohlraumkammer kann eine korrosionshemmende Innenbeschichtung aufweisen.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Temperier-Element ausgebildet ist als eine in dem Aufnahmeraum-Verkleidungselement integrierte Anordnung einer Mehrzahl von Hohlraumkammern, die in einer Strömungsverbindung miteinander stehen oder strömungsbezogen voneinander getrennt sind. Durch miteinander strömungsverbundene Hohlraumkammern lässt sich die Temperaturverteilung bei der Kühlung bzw. Beheizung des Schmiermittels über die Fläche eines Verkleidungselements optimieren. Bei separat ausgebildeten (strömungsbezogen voneinander getrennten) Hohlraumkammern kann ebenfalls eine flächenoptimierte Kühlung des Schmiermittels erfolgen. Ferner ist dadurch ein selektives Durchströmen einzelner Hohlraumkammern eines Verkleidungselements ermöglicht, was zu einer noch flexibleren Temperatureinstellung im Aufnahmeraum führen kann. Es kann also in Bezug auf ein Aufnahmeraum-Verkleidungselement flexibel eingestellt werden, ob eine bestimmte (dort vorgesehene) Hohlraumkammer mit Kühl- bzw. Heizmedium durchströmt werden soll oder nicht.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Temperier-Element ein an dem Aufnahmeraum-Verkleidungselement ausgebildeter und von dem Kühl- oder Heizmedium durchströmbarer Kanal ist, der zumindest teilweise in den Aufnahmeraum hineinragt und durch eine Kanalwand von dem Aufnahmeraum getrennt ist. Durch ein Hineinragen eines solchen Kanals in den Aufnahmeraum kann eine verbesserte Wärmeübertragung (sei es ein Wärmeeintrag beim Heizen oder eine Wärmeabfuhr beim Kühlen) zwischen Schmiermittel und Temperier-Element erfolgen.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Kanal in Form einer Rippe ausgebildet ist, die zumindest teilweise in den Aufnahmeraum hineinragt. Eine rippenartige Ausbildung kann die Wärmeübertragung weiter optimieren, und gegebenenfalls die mechanische Stabilität des Aufnahmeraums bzw. der Aufnahmeraum-Verkleidungselemente erhöhen. Ein Aufnahmeraum-Verkleidungselement kann mehrere solcher Rippen aufweisen. Auch können mehrere den Aufnahmeraum begrenzende Aufnahmeraum-Verkleidungselemente eine oder mehrere Rippen aufweisen. Es sei betont, dass auch eine kombinierte Anordnung von einer oder mehreren in einem Aufnahmeraum-Verkleidungselement vorgesehenen Rippen und einer in einem weiteren Aufnahmeraum-Verkleidungselement bzw. an einer anderen Position des die Rippen aufweisenden Aufnahmeraum-Verkleidungselements angeordneten Hohlraumkammer möglich ist.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Temperier-Element ausgebildet ist als eine an dem Verkleidungselement ausgebildete Anordnung einer Mehrzahl von Kanälen, die jeweils zumindest teilweise in den Aufnahmeraum hineinragen, wobei die Kanäle in einer Strömungsverbindung miteinander stehen oder strömungsbezogen voneinander getrennt sind. Die Kanäle können dabei jeweils als Rippe ausgebildet sein. Durch miteinander strömungsverbundene Kanäle lässt sich die Temperaturverteilung bei der Kühlung bzw. Beheizung des Schmiermittels über die Fläche eines Verkleidungselements optimieren. Bei separat ausgebildeten (strömungsbezogen voneinander getrennten) Kanälen kann ebenfalls eine flächenoptimierte Kühlung des Schmiermittels erfolgen. Ferner ist dadurch ein selektives Durchströmen einzelner Kanäle eines Verkleidungselements ermöglicht, was zu einer noch flexibleren Temperatureinstellung im Aufnahmeraum führen kann. Es kann also in Bezug auf ein Aufnahmeraum-Verkleidungselement flexibel eingestellt werden, ob ein bestimmter (dort vorgesehener) Kanal mit Kühl- bzw. Heizmedium durchströmt werden soll oder nicht.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann eine Mehrzahl von Aufnahmeräumen für das Schmiermittel vorgesehen sein, wobei zumindest ein erster Aufnahmeraum unmittelbar an einen zweiten Aufnahmeraum angrenzt und der erste und zweite Aufnahmeraum im Angrenzungsbereich durch ein Angrenzungsbereichs-Verkleidungselement voneinander getrennt sind, wobei das Temperier-Element in das Angrenzungsbereichs-Verkleidungselement integriert und/oder an diesem angeordnet ist. Somit kann ein Temperier-Element zwischen unterschiedlichen Aufnahmeräumen angeordnet sein und die darin angeordneten Schmiermittel zeitgleich erwärmen bzw. Wärme aus diesen abführen (kühlen). In unterschiedlichen Aufnahmeräumen können gleichartige oder unterschiedliche Schmiermittel aufgenommen sein.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Temperier-Element dazu ausgebildet ist über einen externen Medienkreislauf oder über eine Mehrzahl von externen Medienkreisläufen mit dem Heiz- oder Kühlmedium gespeist zu werden. Unter einem „externen Medienkreislauf“ kann eine Speisung des Temperier-Elements mit Heizmedium bzw. Kühlmedium verstanden werden, welches einer extern (d.h. außerhalb des Kompressors oder der Wärmepumpe) angeordneten Quelle entstammt. Das Temperier-Element weist dazu geeignete Zu- und Ableitungen auf.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Temperier-Element dazu ausgebildet ist über eine Zu- und Abführeinheit der das Kompressor-System samt Schmiermittelreservoir umfassenden Wärmepumpe mit dem Heiz- oder Kühlmedium gespeist zu werden. Auch bei dieser Variante verfügt das Temperier-Element über geeignete Zu- und Ableitungen. Bei einer solchen Ausgestaltung kann ein in die Wärmepumpe eingespeistes und eine bestimmte Temperatur aufweisendes Heizmedium (dieses überträgt im Verdampfer Wärme an das Arbeitsmedium der Wärmepumpe) auch dem/den Temperier-Element(en) zugeleitet und zum Heizen des Schmiermittels eingesetzt werden. Gleiches gilt auch für ein Medium, welches im Kondensator der Wärmepumpe Wärme aufnimmt. Auch dieses Medium kann als Heizmedium dienen und dem/den Temperier-Element(en) zugeleitet werden. Somit können ohnehin bereits in der Wärmepumpe genutzte Medien gleichzeitig auch zum Heizen des Schmiermittels eingesetzt werden, was sich positiv auf die Ökobilanz des Gesamtsystems auswirkt.
Auch ein kombinierter (bedarfsgerechter) Ansatz aus einer Speisung des Temperier-Elements bzw. der Temperier-Elemente aus einem oder mehreren externen Medienkreisläufen und der Speisung über ein in die Wärmepumpe (z.B. den Verdampfer oder den Kondensator) eingebrachtes Medium kann vorgesehen sein. Ein Zuleitungs- bzw. Ableitungssystem zu dem/den Temperier-Element(en) kann entsprechende Verzweigungen aufweisen, um eine solche Ausgestaltung zu ermöglichen.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Heiz- oder Kühlmedium Wasser ist. Wasser lässt sich in besonders einfacher und ungefährlicher Weise handhaben und ist besonders kostengünstig. Die Temperatur von Wasser lässt sich genau schnell und präzise einstellen.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Aufnahmeraum in einem Gehäuseteil eines einen Kompressor des Kompressor-Systems aufnehmenden Kompressor-System-Gehäuses ausgebildet ist. In diesem Fall bildet also das Kompressor-Gehäuse gleichzeitig den Aufnahmeraum aus bzw. grenzt diesen nach außen ab. Entsprechend bildet eine im Bereich des Aufnahmeraums vorgesehene Gehäusewand, ein Gehäuseboden oder ein Gehäusemantel des Kompressor-Gehäuses ein Aufnahmeraum-Verkleidungselement aus, in welchem ein Temperier-Element integriert oder an welchem ein Temperier-Element angeordnet sein kann. Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann bei einem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Schmiermittelreservoir vorgesehen sein, dass der Gehäuseteil einteiliger Bestandteil des Kompressor-System-Gehäuses ist.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Aufnahmeraum durch ein separates Gehäuse gebildet ist, welches mit dem den Kompressor aufnehmenden Kompressor-System-Gehäuse verbindbar ist. Eine solche Verbindung kann beispielsweise über Schraubverbindungen, Nietverbindungen oder dergleichen verwirklicht sein. Eine solche (lösbare) Befestigung ist vorteilhaft, um das den Aufnahmeraum ausbildende Gehäuse im Schadens- oder Wartungsfall austauschen, warten oder reparieren zu können.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Gehäuseteil oder das Gehäuse eine Wanne ist, wobei die Wanne von einem Wannenboden und Wandelementen als Aufnahmeraum-Verkleidungselemente nach außen begrenzt ist. Vorteilhaft kann es sein wenn im Bereich des Wannenbodens eine Mehrzahl von kanalartig ausgebildeten Rippen als Temperier-Elemente angeordnet ist. Die Wanne kann mit einem Gehäuse(teil) des Kompressor-Systems verbunden werden, z.B. über geeignete Schraubverbindungen. Dazu kann die Wanne einen Befestigungsflansch aufweisen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung zweier nicht einschränkend zu verstehender Ausführungsbeispiele der Erfindung, welche im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert werden. In dieser Zeichnung zeigt schematisch:

1 eine Schnittdarstellung eines Schmiermittelreservoirs nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
2 eine perspektivische Ansicht eines wannenförmig ausgebildeten Schmiermittelreservoirs nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
3 eine schematische Schnittdarstellung eines Schmiermittelreservoirs nach einer dritten Ausführungsform der Erfindung.

In der 1 ist eine schematische Schnittdarstellung eines Schmiermittelreservoirs für ein Kompressor-System einer Wärmepumpe, insbesondere für eine Hochtemperaturwärmepumpe, nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung wiedergegeben. Zu erkennen ist, dass das Schmiermittelreservoir einen Aufnahmeraum 1 für Schmiermittel 2 umfasst. Der Aufnahmeraum 1 ist nach außen begrenzt durch Aufnahmeraum-Verkleidungselemente 3, 4. Das Aufnahmeraum-Verkleidungselement 3 ist hierbei ein Aufnahmeraumboden, das Aufnahmeraum-Verkleidungselement 4 ist eine Aufnahmeraumwand oder ein Aufnahmeraummantel. In die Aufnahmeraum-Verkleidungselemente 3, 4 sind Temperier-Elemente 5 integriert, die insbesondere als Hohlraumkammer oder Kanal ausgebildet sind. Das Temperier-Element 5 verfügt über entsprechende Zu- und Ableitungen (nicht dargestellt) und ist von einem Heiz bzw. Kühlmedium durchströmbar. Wie in der 1 gezeigt, ist das Temperier-Element 5 auch an einem Deckel 7 anordenbar, welcher einen Teil des Schmiermittelreservoirs bzw. des Aufnahmeraums 1 verschließt. In der Praxis kann das Schmiermittelreservoir eines oder mehrere derartig angeordneter Temperier-Elemente 5 aufweisen, wobei diese an unterschiedlichen Positionen angeordnet sein können.
In der 2 ist in einer perspektivischen Ansicht ein wannenförmig ausgebildetes Schmiermittelreservoir nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung wiedergegeben. Die Wanne 15 weist einen Wannenboden 16 sowie Wannen-Wandelemente 17 auf. Der Wannenboden 16 und die Wannen-Wandelemente 17 bilden die Aufnahmeraum-Verkleidungselemente 3, 4 aus. Ferner bildet die Wanne 15 den Aufnahmeraum 1 aus. An dem Wannenboden 16 sind eine Mehrzahl von Rippen 6 angeordnet, die in Form von Kanälen ausgebildet sind. Die Kanäle sind von dem Heiz- bzw. Kühlmedium durchströmbar. Ferner sind in der Wanne 15 zwischen den Wannen-Wandelementen 17 und dem Wannenboden 16 eine Mehrzahl von Verstärkungselementen 8 angeordnet, welche die mechanische Stabilität der Wanne erhöhen. Die Wanne 15 weist zudem einen Befestigungsflansch 9 auf, über welchen die Wanne mit einem Gehäuseteil eines Kompressors eines Kompressor-Systems verbindbar ist.
Die 3 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Schmiermittelreservoirs nach einer dritten Ausführungsform der Erfindung. Gemäß dieser Ausführungsform umfasst das Schmiermittelreservoir eine Mehrzahl von Aufnahmeräumen 1 für das Schmiermittel 2. Ein erster Aufnahmeraum 11 grenzt dabei unmittelbar an einen zweiten Aufnahmeraum 12 an. Der erste und zweite Aufnahmeraum 11, 12 sind im Angrenzungsbereich durch ein Angrenzungsbereichs-Verkleidungselement 13 voneinander getrennt, wobei das Temperier-Element 5 in das Angrenzungsbereichs-Verkleidungselement 13 integriert ist.
Bezugszeichenliste

1: Aufnahmeraum
2: Schmiermittel
3: Aufnahmeraum-Verkleidungselement
4: Aufnahmeraum-Verkleidungselement
5: Temperier-Element
6: Rippe
7: Deckel
8: Verstärkungselement
9: Befestigungsflansch
11: erster Aufnahmeraum
12: zweiter Aufnahmeraum
13: Angrenzungsbereichs-Verkleidungselement
15: Wanne
16: Wannenboden
17: Wannen-Wandelementen

Claims

Hochtemperaturwärmepumpe, umfassend - ein Kompressor-System, welches ein Schmiermittelreservoir umfasst, das Schmiermittelreservoir umfassend einen Aufnahmeraum (1) für Schmiermittel (2) mit zumindest einem den Aufnahmeraum (1) nach außen zumindest teilweise begrenzenden Aufnahmeraum-Verkleidungselement (3, 4), das Schmiermittelreservoir weiterhin umfassend ein Temperier-Element (5), das von einem Heiz- und/oder Kühlmedium durchströmbar ist, sodass das Temperier-Element (5) dazu eingerichtet ist, das Schmiermittel (2) je nach Anforderung zu beheizen oder zu kühlen, - sowie eine mit der Temperier-Einheit (5) strömungsverbundene Zu- und Abführeinheit, über welche die Temperier-Einheit (5) mit einem der Wärmepumpe zu- oder abgeführten Heiz- oder Kühlmedium oder einem externen Heiz- oder Kühlmedium gespeist wird, wobei der Aufnahmeraum (1) in einem Gehäuseteil eines einen Kompressor des Kompressor-Systems aufnehmenden Kompressor-System-Gehäuses ausgebildet ist, wobei das Temperier-Element (5) ausgebildet ist als eine an dem Aufnahmeraum-Verkleidungselement (3, 4) ausgebildete Anordnung einer Mehrzahl von Kanälen, die jeweils zumindest teilweise in den Aufnahmeraum (1) hineinragen, wobei die Kanäle in einer Strömungsverbindung miteinander stehen oder strömungsbezogen voneinander getrennt sind, und wobei die Kanäle in Form von Rippen (6) ausgebildet sind.
Hochtemperaturwärmepumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmeraum-Verkleidungselement (3, 4) ein Aufnahmeraumboden, eine Aufnahmeraumwand, ein Aufnahmeraummantel oder ein Aufnahmeraumdeckel ist.
Hochtemperaturwärmepumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von Aufnahmeräumen (1) für das Schmiermittel (2), wobei zumindest ein erster Aufnahmeraum (11) unmittelbar an einen zweiten Aufnahmeraum (12) angrenzt und der erste und zweite Aufnahmeraum (11, 12) im Angrenzungsbereich durch ein Angrenzungsbereichs-Verkleidungselement (13) voneinander getrennt sind, wobei das Temperier-Element (5) in das Angrenzungsbereichs-Verkleidungselement (13) integriert und/oder an diesem angeordnet ist.
Hochtemperaturwärmepumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Heiz- oder Kühlmedium Wasser ist.
Hochtemperaturwärmepumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäuseteil einteiliger Bestandteil des Kompressor-System-Gehäuses ist.
Hochtemperaturwärmepumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmeraum (1) durch ein separates Gehäuse gebildet ist, welches mit dem den Kompressor aufnehmenden Kompressor-System-Gehäuse verbindbar ist.
Hochtemperaturwärmepumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäuseteil oder das Gehäuse eine Wanne (15) ist, wobei die Wanne (15) von einem Wannenboden (16) und Wannen-Wandelementen (17) als Aufnahmeraum-Verkleidungselemente (3, 4) nach außen begrenzt ist.