本發(fā)明涉及熱泵的領(lǐng)域并且尤其涉及用于改善熱泵的效率的方案。

背景技術(shù)：

1、ep?3203164描述了一種熱泵。圖20示出了來(lái)自ep?3203164的現(xiàn)有技術(shù)。ep3203164的熱泵以水作為制冷劑運(yùn)行。水從冷凝器6′的底池通過(guò)輸入線路71′引導(dǎo)到中間冷卻部的底池。輸入線路71′從中間冷卻部的底池延伸到蒸發(fā)器2′的底池，由此得到制冷劑的回引方案。另外的輸入線路72′從中間冷卻部4′的底池4a′延伸到蒸發(fā)器2′的底池，由此得到制冷劑到蒸發(fā)器的回引方案。通過(guò)泵4c′將用于淋灑的冷卻水引導(dǎo)到中間冷卻部的容器41′的上側(cè)處，以便冷卻過(guò)度加熱的離開(kāi)壓縮機(jī)3′的水蒸氣。ep?3203164公開(kāi)了一種用直接淋灑來(lái)實(shí)現(xiàn)的直接冷卻方案。在直接淋灑中，通過(guò)用來(lái)自中間冷卻器的底池的水進(jìn)行淋灑，將從第一壓縮機(jī)流動(dòng)出來(lái)的、過(guò)度加熱的蒸汽冷卻到飽和蒸汽溫度上。在此能夠通過(guò)淋灑形成微滴，該微滴由蒸汽進(jìn)一步朝向第二壓縮機(jī)5′的方向一起帶走，并且所述微滴由于葉片泵處的點(diǎn)蝕而會(huì)損壞該第二壓縮機(jī)。此外，過(guò)度加熱的蒸汽在中間冷卻器中才冷卻。在中間冷卻部的底池中收集的水因此已經(jīng)幾乎對(duì)應(yīng)于飽和蒸汽溫度。為了將過(guò)度加熱的蒸汽散熱到飽和蒸汽溫度水平上，由此在水與蒸汽之間需要相對(duì)大的表面或者說(shuō)長(zhǎng)的接觸時(shí)間。通常制冷設(shè)備僅僅被限制到功率輸出的受限的范圍上。為了能夠同時(shí)對(duì)更高的和更低的制冷功率作出反應(yīng)，經(jīng)常必須接通/關(guān)斷壓縮機(jī)。在ep?3203164b中例如設(shè)置了一種在不同的壓縮機(jī)之間的翻板。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、在t.shoyama等人于2019年發(fā)表的“novel?turbo?compressor?for?heat?pumpusing?water?as?refrigerant?and?lubricant”(“用于熱泵的采用水作為制冷劑和潤(rùn)滑劑的新型渦輪壓縮機(jī)”)的公開(kāi)文本中(iop?conf.:mater.sci.eng.604011010)，描述了一種用于具有蒸汽旁路v0的熱泵的壓縮機(jī)，該蒸汽旁路直接在壓縮機(jī)之后截取蒸汽(參見(jiàn)圖21)。蒸汽引導(dǎo)結(jié)構(gòu)從第二壓縮機(jī)的c2的出口又延伸到第一壓縮機(jī)c1的入口。

2、通常第一壓縮機(jī)級(jí)的功率消耗作為引導(dǎo)參量用于第二壓縮機(jī)級(jí)。這引起了，兩個(gè)壓縮機(jī)級(jí)(第一和第二壓縮機(jī)級(jí))造成了相對(duì)于總壓力比的類似的壓力比，因?yàn)槎呓跻粯涌斓剞D(zhuǎn)動(dòng)。由此使得第二壓縮機(jī)沒(méi)有被最佳地穿流。這在高的壓力比的情況下是特別有問(wèn)題的，因?yàn)橛捎谥車h(huán)境溫度和通過(guò)第一壓縮機(jī)的功率消耗對(duì)第二壓縮機(jī)的調(diào)節(jié)而產(chǎn)生蒸汽體積流量的差異。中間回路中的液化和重新蒸發(fā)導(dǎo)致熱力學(xué)的損耗，使得壓縮機(jī)級(jí)的壓力比沒(méi)有完全促進(jìn)總壓縮比。這尤其對(duì)于第二壓縮機(jī)是一個(gè)問(wèn)題。

3、本發(fā)明的目的在于，實(shí)現(xiàn)一種經(jīng)改善的熱泵，該熱泵尤其具有對(duì)于在熱泵中循環(huán)的流體、如冷卻液的熱交換而言經(jīng)改善的方案。

4、該目的通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求1的熱泵來(lái)實(shí)現(xiàn)。

5、按照本發(fā)明的熱泵包括：蒸發(fā)器，該蒸發(fā)器用于蒸發(fā)流體，以便獲得蒸發(fā)的流體，其中，蒸發(fā)器具有蒸發(fā)器底池；以及冷凝機(jī)，該冷凝機(jī)用于冷凝壓縮流體，其中，所述冷凝機(jī)具有冷凝機(jī)底池。此外，熱泵包括：壓縮機(jī)，該壓縮機(jī)具有第一壓縮機(jī)級(jí)和第二壓縮機(jī)級(jí)，其中，壓縮機(jī)沿著蒸發(fā)的流體在熱泵的運(yùn)行中的流動(dòng)方向布置在蒸發(fā)器與冷凝機(jī)之間，并且被構(gòu)造用于壓縮蒸發(fā)的流體，以便獲得壓縮流體；用于收集中間冷卻流體的容器；以及熱傳遞器，該熱傳遞器具有管道，該管道構(gòu)造用于由來(lái)自容器的中間冷卻流體穿流，其中，該管道布置在第一壓縮機(jī)級(jí)與第二壓縮機(jī)級(jí)之間的流動(dòng)區(qū)域中，以便冷卻流動(dòng)區(qū)域中的蒸汽狀的流體。

6、不言而喻的是，關(guān)于熱泵所描述的各個(gè)方面也能夠作為方法步驟來(lái)實(shí)施，反之亦然。在接下來(lái)的附圖說(shuō)明的框架中討論另外的細(xì)節(jié)。

技術(shù)特征：

1.熱泵(100)，該熱泵具有以下特征：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱泵(100)，其中，所述管道(56)是金屬的，優(yōu)選所述管道(56)具有不銹鋼或者銅。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的熱泵(100)，其中，所述管道(56)具有區(qū)域，在該區(qū)域中所述管道(56)彈簧狀地或者螺旋形地伸展，其中，所述彈簧狀地或者螺旋形地伸展的區(qū)域具有帶有不同的線匝間距的線匝(83)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的熱泵(100)，其中，所述第一壓縮機(jī)級(jí)(10)具有用于吸取所述蒸發(fā)的流體的吸取套管(12)以及導(dǎo)引室(14)，以便將蒸汽狀的流體導(dǎo)引到所述流動(dòng)區(qū)域(11)中。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的熱泵(100)，其中，所述熱傳遞器(82)的管道(56)圍繞所述第一壓縮機(jī)級(jí)(10)的吸取套管(12)進(jìn)行布置，其中，兩個(gè)線匝(83)之間的線匝間距在所述第一壓縮機(jī)級(jí)(10)的蒸汽狀的流體的流入?yún)^(qū)域中比蒸汽狀的流體的到導(dǎo)引室(14)中的流出區(qū)域中要大。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的熱泵(100)，其中，蒸汽通道(30)布置在所述管道(56)與所述容器(45)之間，其中，所述流出區(qū)域與所述蒸汽通道(30)連接，以便將所述蒸汽狀的流體經(jīng)由所述蒸汽通道(30)導(dǎo)引穿過(guò)所述容器(45)。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的熱泵(100)，其中，流體線路通道(15)從所述流出區(qū)域側(cè)向地延伸到所述蒸汽通道(30)中，以便將對(duì)所述熱傳遞器(82)進(jìn)行穿流的中間冷卻流體通過(guò)所述蒸汽通道(30)輸送給所述容器(45)。

8.根據(jù)權(quán)利要求4至7所述的熱泵(100)，其中，所述吸取套管(12)具有漏斗形，該漏斗形對(duì)置地具有最大直徑(16)和最小直徑(17)，其中，用于導(dǎo)引被壓縮的蒸汽狀的流體的導(dǎo)引室(14)沿軸向伸展到所述漏斗形的最小直徑(16)。

9.根據(jù)權(quán)利要求4至8中任一項(xiàng)所述的熱泵(100)，其中，所述導(dǎo)引室(14)在過(guò)渡成上方的蒸發(fā)器部件(54)的端部處彎曲地構(gòu)造，以便沿著相對(duì)于吸取套管(12)中的氣體流動(dòng)方向相反設(shè)置的方向來(lái)導(dǎo)引從所述導(dǎo)引室(14)流動(dòng)出來(lái)的蒸汽狀的流體，尤其其中，所述導(dǎo)引室(14)具有容積，該容積具有圓形或者橢圓以作為基面。

10.根據(jù)權(quán)利要求6至9中任一項(xiàng)所述的熱泵(100)，其中，另外的熱傳遞器(82)與所述流出區(qū)域間隔開(kāi)地布置在所述蒸汽通道(30)中，優(yōu)選其中，所述另外的熱傳遞器(82)布置在所述第二壓縮機(jī)級(jí)(20)的吸取套管(12)中。

11.根據(jù)權(quán)利要求6至10中任一項(xiàng)所述的熱泵(100)，其中，所述第一壓縮機(jī)級(jí)和所述第二壓縮機(jī)級(jí)(10、20)通過(guò)所述蒸汽通道(30)連接，其中，所述蒸汽通道(30)布置在所述第一壓縮機(jī)級(jí)(10)的壓力側(cè)與所述第二壓縮機(jī)級(jí)(20)的吸取側(cè)之間，尤其其中，所述蒸汽通道(30)具有帶有凹槽(32)的彎曲的形狀，其中，所述容器(45)布置在所述凹槽(32)中，使得液態(tài)的中間冷卻流體從所述蒸汽通道(30)流動(dòng)到所述容器(45)中。

12.根據(jù)前述權(quán)利要求1、5、7、或10中任一項(xiàng)所述的熱泵(100)，其中，所述熱傳遞器(82)和/或所述另外的熱傳遞器(82)在其外表面處具有至少部分地輪廓化的外表面，該外表面與所述蒸汽狀的流體處于接觸之中，以便改善所述載熱體(82)與所述蒸汽狀的流體之間的熱傳遞。

13.根據(jù)前述權(quán)利要求1、5、7、或10、或12中任一項(xiàng)所述的熱泵(100)，其中，所述熱傳遞器(82)和/或所述另外的熱傳遞器(82)在其內(nèi)表面處具有至少部分地輪廓化的內(nèi)表面，該內(nèi)表面與來(lái)自所述容器(45)的流體處于接觸之中，以便在其內(nèi)表面處引起紊流的形成。

14.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的熱泵(100)，其中，為了調(diào)節(jié)流體水平(51)，所述冷凝機(jī)底池(64)、所述蒸發(fā)器底池(52)和所述容器(45)分別通過(guò)流體通道(15)以引導(dǎo)流體的方式與彼此連接，從而調(diào)節(jié)各個(gè)底池(52、64、45)的水平，尤其其中，用于回引來(lái)自冷凝機(jī)底池(64)的流體的第一回引通道(15)從所述冷凝機(jī)底池(64)延伸到所述容器(45)中，尤其其中，用于回引來(lái)自所述容器(45)的流體的第二回引通道(15)從所述容器(45)延伸到所述蒸發(fā)器底池(52)中，和/或尤其其中，所述第二回引通道(15)從所述容器(45)的底部出發(fā)在所述蒸發(fā)器底池的流體水平(51)下方側(cè)向地延伸到所述蒸發(fā)器底池(52)里面。

15.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的熱泵(100)，其中，所述熱泵(100)具有中間冷卻-循環(huán)泵(22)，以便將中間冷卻流體從所述容器(45)輸送給所述管道(56)，尤其其中，所述容器(45)是中間冷卻器(40)的中間冷卻底池(44)。

16.用于運(yùn)行熱泵(100)的方法，所述熱泵具有：

17.用于制造熱泵(100)的方法，該熱泵具有：

技術(shù)總結(jié)
描述了一種熱泵(100)，該熱泵具有：蒸發(fā)器(50)，該蒸發(fā)器用于蒸發(fā)流體，以便獲得蒸發(fā)的流體，其中，所述蒸發(fā)器(50)具有蒸發(fā)器底池(52)；冷凝機(jī)(60)，該冷凝機(jī)用于冷凝壓縮流體，其中，所述冷凝機(jī)(60)具有冷凝機(jī)底池(64)；壓縮機(jī)，該壓縮機(jī)具有第一壓縮機(jī)級(jí)(10)和第二壓縮機(jī)級(jí)(20)，其中，所述壓縮機(jī)沿著蒸發(fā)的流體在熱泵(100)的運(yùn)行中的流動(dòng)方向布置在所述蒸發(fā)器(50)與所述冷凝機(jī)(60)之間，并且被構(gòu)造用于壓縮蒸發(fā)的流體，以便獲得壓縮流體；用于收集中間冷卻流體的容器(45)；以及熱傳遞器(82)，該熱傳遞器具有管道(56)，該管道構(gòu)造用于由來(lái)自所述容器(45)的中間冷卻流體穿流，其中，所述管道(56)布置在所述第一壓縮機(jī)級(jí)(10)與所述第二壓縮機(jī)級(jí)(20)之間的流動(dòng)區(qū)域(11)中，以便冷卻所述流動(dòng)區(qū)域(11)中的蒸汽狀的流體。此外描述了用于運(yùn)行和制造熱泵的方法。

技術(shù)研發(fā)人員：F·漢斯利克,J·魯梅林,A·里希特,R·倫施密德
受保護(hù)的技術(shù)使用者：維諦有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10