[0001] Wärmepumpen der verschiedenartigsten Baugruppen und Konstruktionen sind bekannt und
sollen hier nicht detailliert beschrieben und aufgezeigt werden.
[0002] Alle bis heute bekannten Wärmepumpen werden mit Kältemittel (Frigen betrieben, das
die Eigenschaft besitzt, die in der AuBenluft-vorhandenen Wärmegrade in C oder die
im Wasser vorhandenen Wärmegrade mittels eines Kompressors auszunutzen, so daß ein
Energieverhältnis von 1:3 entsteht oder, in Wärmekilokalorien ausgedrückt, 860 x 3
= 2.580 Wärmekilokalorien in Wärme umgesetzt werden.
[0003] Dieses Wärmelsistungsverhältnis ist dürftig, da bekanntlich mit absinkender Temperatur
alle bis jetzt bekannten Wärmepumpen sehr schnell ihren Wirkungsgrad verlieren, so
daß bereits bei + 5° C Wärmepumpen herkömmlicher Art in den nicht mehr rentablen Leistungs
bereich fallen.
[0004] Eine Wärmepumpe muß jahreszeitlich vollkommen unabhängig sein, nich mit Kältemittel
betrieben werden und eine Wärmeleistung von minimal 1:5 bis 1:8 haben, wobei dieses
Leistungsverhältnis mit wenig Netzstrom erreicht werden kann.
[0005] Seit längerem sind hier solche Wärmepumpen mit einem Leistungsverhältnis von 1:5
bis 1:8 vorhanden und im Einsatz, die bei wenig Netzstromverbrauch eine enorme Wärmeabgabe
zeitigen.
[0006] .Sinn und Zweck der Erfindung ist, daß ein Thermokompressor (10 Fig. 1) bekannter
Bauart in einen vollkommen verschlossenen Behälter (16), der mit leichtem Heizöl (31)
gefüllt ist, gestellt und verankert wird und daß durch diese technische Anordnung
ermöglicht wird, daß alle vom Kompressor abgegebene Wärme an das den Kompressor (10)
dauernd umspülende Heizöl (31) zwangsläufig abgegeben wird. Das aufsteigende Wärmeheizöl
(31) gelangt in den Bereich der Wärmespirale (14), die aus Kupferrohr gefertigt ist.
[0007] Es wird dort noch weiter bis auf 85 bis 90° erhitzt, weil diese Wärmespirale (14)
diese Temperatur abgibt.
[0008] Um die enorme Wärme eines Thermokompressors (10), zusammen mit einer Spirale (14),
vollständig auszunützen, kommt den aus dem Kompressor (10) heraustretenden Leitungsanschlüssen
(11, 12, 13) besondere Bedeutung zu.
[0009]
Es ist (11): die aus dem Kompressor (10) heraustretende Druck leitung
(12) : die aus dem Kompressor (10) heraustretende Mediums-rücklaufleitung
(13): die aus dem Kompressor (10) heraustretende Lade-und Kontrolleitung
[0010] Druckleitung (11) und Mediumsleitung (12) müssen zu einem vollkommer öldichten Kreislauf
zusammengeschlossen werden. Dies erfolgt dadurch, daß Druckleitung (11) und Mediumsleitung
(12) mit einem im Durchmesser größeren Kupferrohr, das als Spirale (14) ausgebildet
ist, außerhalb des Thermokompressors (10) verschraubt oder verlötet werden.
[0011] Sinn und Zweck dieses Zusammenschlusses ist es, daß sich das aus dem Kompressor (10)
durch die Druckleitung (11) herauskommende hochkomprimierte und verdichtete Medium
in dem als Spirale (14) ausgebildeten größeren Kupferrohr entspannen kann.
[0012] Die aus dem Kompressor (10) heraustretende Lade- und Kontrolleitung (13) ist zweckdienlich
so auszubauen, daß diese eine federnde Spirale bekommt, die Schwingungen aufnimmt,
und daß sie,verlängert durch die Verschraubung (15), durch die Wandung des oberen
Teils des Ölbehälters (16) nach außen tritt und an ihrem Ende mit einem verschließbaren
Ventil (17) versehen wird.
[0013] Um dem Kompressor (10) im Innenraum des Ölbehälters (16) einen festen Halt (Drehmomentabsicherung)
zu geben, muß dieser mit einem Untersatz (18) ausgestattet werden, wobei zu beachten
ist, daß der Untersatz (18) mit der Wandung des Ölbehälters (16) durch Schrauben (19)
in ca. 20
m/m vom Boden (20) des ölbehälters (16) absteht. Zur Drehmomentabsicherung des Kompressors
(10) sind in den Untersatz (18) zwei Bolzen (21), die mit Muttern (22) befestigt sind,
einzubringen. Die Bolzenhöhe (21) und der Bolzendurchmesser richten sich nach den
am Kompressor (10) vorhandenen Laschen (23), wobei die Bolzenhöhe 25
m/m nicht überschreiten soll und die Bolzen am oberen Teil zwecks besserer Einführung
in die Bohrungen (24) der Laschen (23) verjüngt ausgeführt werden. Desweiteren muß
in ca. 12
m/m Höhe oberhalb des Bodens (20) des ölbehälters (16) eine Verschraubung (25 Fig.
3) gelegt werden. Die Aufgabe dieser Verschraubung (25) ist es, eine Eingangsleitung,
die als Verbindungsleitung vom Volumenausgleichsgefäß (42 Fig. 4) kommt, aufzunehmen
und in das Innere des Ölbehälters (16 Fig. 1) zu leiten, so daß das abgekühlte und
dauernd zurückfließende Heizöl (31) wiederum in den Kreislauf gelangt.
[0014] Um dem Thermokompressor (10) zur Betriebsaufnahme Netzstrom zuführen zu können, muß
durch die Außenwand des Ölbehälters (16) ein absolut sicherer Stromdurchgang (26)
isolationsgerecht gelegt werden. Vollkommen sichere und erprobte Isolations- oder
Stromdurchgänge sind bekannt und werden hier verwendet.
[0015] Für den Ölbehälter (16) wird die zylindrische Form gewählt, da es am einfachsten
ist, an diese Form einen Befestigungsrand (28 Fig. 2) anzubringen, der wiederum mit
dem Befestigungsrand (32) des Behälteroberteils (27 Fig. 1) verschraubt werden kann.
Auch der Boden (29) des unteren Ölbehälters (16) wird umgebörtelt und entgegengesetzt
dem Befestigungsrand (28 Fig. 2) mit dem Ölbehälter (16 Fig. 1) verschweißt.
[0016] Das Behälteroberteil (27 Fig. 1) bekommt ebenfalls einen Befestigungsrand (32 Fig.
2), verläuft ab dem Befestigungsrand (32) ca. 30
m/m zylindrisch und geht dann in die konische Kegelform über. Der Kegelausschnitt (33
Fig. 1) wird auf dem 30
m/m Zylinder aufgesetzt, so daß in diesen Kegelausschnitt eine Ölumwälzdrackpumpe (34
Fig. 3) montiert werden kann. Desgleichen bekommt das Behälteroberteil (27 Fig. 1)
eine Kegelabflachung (35), damit eine Verschraubung (43) für die Ansaugleitung (45)
in die Kegelabflachung (35) eingelötet werden kann. Ein in die Kegelabflachung (35)
eingelötetes Rohrstück (36) dient der Aufnahme des Thermostatfühlers (37). Um die
ölumwälzdruckpumpe (34 Fig. 3) im Kegelausschnitt (33 Fig. 1) befestigen zu können,
wird eine Schraube (41) mit der Mutter mit dem Boden des Kegelausschnittes (33) verschraubt
oder verlötet.
[0017] Ein VoleumausgleichsgefäB (42 Fig. 4) ist zum Volumenausgleich vorhanden, wobei der
Volumenausgleich des unterschiedlich afgeheizten Heizöls (31 Fig. 1) immer über die
Mediums-Ölrücklaufleitung (47 Fig. 4) im Zusammenhang mit dem Ölvolumenausgleichsgefäß
(42) automatisch vorgenommen wird. Die Zusammensetzung des oberen Ölbehälter (27 Fig.
1) mit dem unteren Ölbehälter (16) wird von zwei in ihrer Struktur gleichen Ringen
(38 Fig. 2) unter Einlegung einer öbeständigen Dichtung (39) zwischen den Befastigungsrändern
(28 - 32) des oberen und unteren Ölbehälterteils (27 - 16 Fig. 1) vorgenommen und
mit Schrauben (40 Fig. 2) verschraubt. Die Bohrungen in die strukturgleichen Ringe
(38 Fig. 2) werden zuvor gemeinsam in die Ringe eingebracht, die Bohrungen in die
Befestigungsränder (28 - 32) und in die ölbeständige Dichtung (39) erst beim Zusammenbau.
[0018] Erfindungsgemäß ist die enorme Wärmeentwicklung des Thermokompresso: (10 Fig. 1)
darauf zurückzuführen, daß dieser mit einem Spezialölgemisch, das aus 2/3 Zweitaktmotorenöl
und 1/3 Heizöl (30 Fig. 1) besteht, aufgefüllt wird. Dabei ist unbedingt zu beachten,
daß die Spezialölgemischfüllung (30) den im Thermokompressor (10) arbeitenden Arbeitskolben
nicht erreicht, so daß das noch im Thermokompressor (10) vorhandene Volumen als Luftpolster
erhalten bleibt (siehe Funktionszeichnung). Wird in das noch vorhandene Luftpolster
über die Lade- und Kontrolleitung (13) komprimierte Luft eingeblasen, kann das im
Thermokompressor (10) eingebrachte Spezialölgemisch (30) härter gemacht werden (Öl
läßt sich nicht verdichten), wobei die Ölhärtung wiederum vom eingebrachten Luftdruck
in Bar abhängig wird. Da bekanntlich der Thermokompressor (10) einen mit dem Kolbentriebwerk
fest verankerten Außenanker zur Eingringung der Kupferwicklung hat, dessen Innendurchmesser
mit Längsnut en ausgestattet ist, entsteht zwischen dem rotierenden Laufankeraußendurchmesser
und dem feststehenden Innendurchmesser, des mit dem Kolbentriebwerk fest verankerten
Außenankers durch die Verhärtung des eingebrachten Spezialölgemisches (30) ein Reibungswiderstand,
der variabel zur Wärmeerzeugung genutzt werden kann. Desgleichen wird auch die Kupferwicklung
des Außenankers zur Mehrwärmeabgabe eingesetzt, was wiederum von der Netzstromaufnahme
(Leistung = Wäarme abhängig ist. Auf keinen Fall darf die Kupferwicklung über 115°
C erhitzen, wofür ein Sicherheitsschalter zu sorgen hat.
[0019] Wie wiederholte Versuche ergaben, ist es von großem Vorteil, daß der rotierende Innenlaufanker
am oberen Ankerteil einen Wirbelflügel hat, der durch dauerndes Wegschleudern des
eingebrachten Spezialölgemisches (30) am oberen Teil des Innenlaufankers zur Ölumwälzpumpe
dahingehend ausgenützt wird, daß das eingebrachte Spezial- ölgemisch (30) dauernd
in Umlauf ist und sich abkühlt, so daß die gesamte erzeugte Ölreibungswärme nebst
der Wicklungswärme über die gesamte Außenfläche des Thermokompressors (10) an das
ihn umspülende Heizöl (31) abgegeben wird.
[0020] Die größte Wärmeabgabe wird durch das vom Wirbelflügel des Motorlaufankers erzeugte
grobvernebelte Ölluftgemisch, das in den Zylinderraum des hin- und hergehenden Kolbens
des Thermokompressors (10) gepreßt wird, erzeugt. Dies geschieht dadurch, daß das
grobvernebelte Ölluftgemisch im Zylinderraum des Kolbens zu einem hochverdichteten
und mit Wärme hoch aufgeladenen Medium wird, das über ein Kapillarrohr nach außen
in die Kupferrohrwärmespirale (14) die oberhalb des Thermokompressors (10) angebracht
ist, kommt, und dort die enorme Wärme bis 115
0 C an das die Kupferrohrwärmespirale (14) dauernd umspülende und schon aufgeheizte
Heizöl (31) abgibt. Hat das Medium seine Wärme an das Heizöl (31) abgegeben, muß es
ein zweites Kapillarrohr passieren. Dieses Kapillarrohr ist in seinem Innendurchmesser
kleiner als das Zulaufkapillarrohr und dient dem Druckaufbau in der Kupferrohrwärmespirale,
der 13 bis 15 Bar erreichen soll. Dieser Vorgang ist bekannt und soll hier nicht weiter
behandelt werden. Das Medium tritt dann über die Mediumsrücklaufleitung (12) in das
Innere des Thermokompressors (10) ein und untersteht dem weiterdauernden verlustlosen
Kreislauf.
[0021] Die gesamte Wärmeerzeugung des Thermokompressors (10) hängt von der Luftdruckaufladung
in Bar ab, wobei der Luftdruck über das verschließbare Ventil (17) jederzeit variabel
veränderlich gestaltet werden kann.
[0022] ( Das aufgeheizte Heizöl (31), das im obersten Teil (27) dauernd vorhanden ist, wird
wärmetechnisch von einem Thermostatfühler (37) über ein einstellbares Thermostat (56
Fig. 3) eingeregelt. Da der Thermokompressor (10 Fig. 1) dauernd einen WärmeüberschuB
leistet, wird er immer wieder über den Thermostat (56 Fig. 3) abgeschaltet, und zwar
so lange, bis die Überschußwärme, die zeitlich im Thermostat (56) eingestellt ist,
den Thermokompressor (10 Fig. 1) wieder einschaltet. Durch diese Anordnung wird der
Netzstromverbrauch enorm gesenkt.
[0023] Das bis auf 80 und 90° C aufgehizte Heizöl (31) wird über die Ansaugleitung (45)
durch die Olumwälzpumpe (34 Fig. 3) dauernd dem Ölbehälter (16 - 27 Fig. 1) entnommen
und über die Druckleitung (46 Fig. 4) dem Lüfter (48) oder sonstigen Austauschrrzugeführt.
Durch die im Lüfter (48) eingebauten bekannten Geräte wird dem aufgeheizten Heizöl
(31 Fig. 1) dauernd Wärme entzogen, die als Warmluft zur Anheizu von Wohnzimmern und
Wohnungen, in Gruppen aufgestellt als Hausbeheizung, über Austauscher zur SpeiSung
der Zentral heizung , des Swimmingpools und dergleichen eingesetzt werden kann. Das
abgekühlte Heizöl (31 Fig. 1) wird über Schraubverbindung (49 Fig. 4) über die Rücklaufleitung
(46), das Volumenausgleichsgefäß (42), die Verschraubung (25 Fig. 3) in das Innere
des unteren Ölbehälters (16 Fig. 1) geleitet, wo das abgekühlte Heizöl (31) einem
weiteren Dauerumlauf ohne Mediumsverlust unterworfen wird. Um auch die Abstrahlungswärme
der gesamten Wärmepumpe (16 Fig. 1 und 2) sowie der Ölumwälzpumpe (34 Fig. 3) auffangen
und verwerten zu können, wird diese in einen gut zur Außenluft abisolierten Schrank
(44 Fig. 4) gestellt. Der Innenraum eines jeden Wärmeschrankes (44) wollte mit Glanzaluminiumblech
(52) ausgestattet werden, das den Vorteil hat, die die Abstrahlungswärme der gesamten
Wärmepumpe auf diese zurückzuwerfen und somit einem Wärmeverlust entgegenwirkt. Dies
gilt auch für die Schranktür (51 Fig. 5). Um die Zuleitung der Ölleitung (46 Fig.
4) und der Ölrücklaufleitung (47) aus dem Wärmeschrank (44) herausleiten zu können,
müssen Bohrungen (50) in die Schrankwandungen (52 - 44) gelegt werden, was auch für
die Netzstromzuleitungen (53- 54) gilt. Jeder Wärmeschrank (44), gleich welcher Größenordnung,
kann transportabel gestaltet, auf Rollen oder Räder (55 Fig. 4) gestellt werden. Tauchwärmepumpen
können in allen Größenordnungen gebaut werden, doch ist darauf zu achten, daß Thermokompressoren
(10 Fig. 1) in ihrer Leistung nicht unter 330 Watt 1/2 PS fallen.
1. Ein Kompressor (10 Fig. 1), drehmomentabgesichert (18 - 23), ist in einen zweiteiligen
Ölbehälter (16 - 27), der vollständig mit Heizöl (31) gefüllt ist, gesetzt, und erbringt,
mit Netzstrom (54) betrieben, ohne Kältemittel (Frigen), eine von der Außentemperatur
unabhängige Wärmeleistung, die zirka das Verhältnis 1:5 bis 1:8 beinhaltet und mit
einem volumenmäßig nicht veränderlichen Gemisch von 2/3 Zweitaktmotorenöl und 1/3
leichtem Heizöl (30) gefüllt ist.
2. Nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kompressor (10. Fig. 1) mit einer
zusätzlichen Wärmespirale - aus Kupferrohr (14) gefertigt - ausgestätet ist.
3. Nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmespirale (14 Fig. 1) mit der
Druckleitung (11) und der Mediums-Rücklaufleitung (12) vollkommen luft- und öldicht
zu einem Kreislauf zusammengeschlossen ist.
4. Nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem Kompressor (10 Fig. 1)
heraustretende Lade- und Kontrolleitung (13) - als Federspirale ausgebildet, verlängert
- durch die Verschraubung (15) durch die Wand des unteren Ölbehälters (16) hindurchlaufend,
mit einem verschließbaren Ventil (17) ausgestattet ist.
5. Nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kompressor (10 Fig. 1) die Netzstromzuführung
über das Kabel (54 Fig. 4) durch eine absolut sichere Durchgangsisolierung (26 Fig.
1) durch die Wand des unteren Ölbehälters (16) bekommt.
6. Nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kompressor (10 Fig. 1) zur Drehmomentabsicherung
einen Untersatz (18) bekommt, der mit Schrauben (19) mit der Wand (16) des unteren
Ölbehälters (16)
7. Nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Untersatz (18 Fig. 1) zwei Bohrungen
(24) bekommt, durch die Bolzen (21) mit Muttern (22) eine Befestigung bekommen.
3. Nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kompressor (10 Fig. 1) durch die
Laschen (23) und deren Bohrungen, über die Bolzen (21) geführt, seinen drehmomentabgesicherten
Stand hat.
9. Nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Teil des Ölbehälters (16
Fig. 1) eine Verschraubung bekommt, durch die-hindurch die Rücklaufleitung (47, Fig.
4) das abgekühlte Heizöl (31 Fig. 1) in das Innere des unteren Ölbehälters (16) bringt.
0. Nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Teil des Ölbehälters (16
Fig. 1) einen Boden (29) hat, der umgebörtelt mit dem unteren Ölbehälter (16) öldicht
verschweißt ist.
1. Nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kompressor (10 Fig. 1) über das
Ventil (17) der Lade- und Kontrolleitung (13) ein Ölgemisch eingeführt bekommt, das
aus 2/3 Zweitaktmotoröl und 1/3 herkömmlichem leichtem Heizöl besteht, das der Kompressor
(10) über das Ventil (17) mit Luft aufgeladen wird, wobei ein Luftdruck von 3 - 6
Bar eingehalten wird.
2. Nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der gesamte Ölbehälter Unterteil (16
Fig. 1) und Oberteil (27) vollständig mit leichtem Heizöl (31) gefüllt ist.
3. Nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Teil des Ölbehälters (16
Fig. 1) einen Befestigungsrand (28 Fig. 2), der obere Teil des Ölbehälters (27 Fig.
1) ebenfalls einen Befestigungs rand (32 Fig. 2) bekommt, so daß Unter- und Oberteil
des Ölbehälter (16 und 27 Fig. 1) unter Einlegung einer Dichtung (39 Fig. 2) mit den
Ringen (38 Fig. 2) und mit Schrauben (40) öldicht zusammengeschraubt werden können.
14. Nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ölbehälteroberteil (27 Fig. 1)
einen Kegelausschnitt (33) bekommt und daß eine Schraub (41), im Boden des Kegelausschnittes
(33) verschraubt und verlötet, für die Aufnahme und Befestigung einer Öldruckpumpe
(34 Fig. 3) vorhanden ist.
15. Nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ölbehälteroberteil (27 Fig. 1)
eine Kegelabflachung (35) erhält, in die eine Verschraubung (43) zur Aufnahme einer
Ansaugleitung (45) eingebracht wird.
16. Nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Abflachung (35 Fig. 1) ein Rohrstummel
(36) eingebracht und öldicht verdichtet wird, der zur Aufnahme des Thermostatfühlers
(37) dient.
17. Nach Anspruch 1, dadurch gekennezeichnet, daß für die Volumenausdehnung des Heizöls
(31 Fig. 1) ein Ausgleichsgefäß (42 Fig. 4) vorhanden ist, wobei der Volumenausgleich
über die Leitungen (47) verbunden mit der Verschraubung (25 Fig. 3) im Innern des
unteren Ölbehälters (16 Fig. 1) vdlautomatisch erfolgt.
18. Nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Ölbehälter (16) + (27 Fig. 1)
oder außerhalb des Wärmeschranks (44 Fig. 4) eine Thermostatautomatik (56 Fig. 3)
angebracht ist, die über den Wärmefühler (37 Fig. 1) die Värmestellung je nach Außentemperaturen
zuläßt und daß die Thermostatautomatik (56 Fig. 3) funktionssicher so ausgeführt ist,
daß der Kompressor (10 Fig. 1) bei Überwärme abschaltet, nach Absenkung um 10° C wieder
einschaltet und die Heiz- ölumwälzpumpe (31 Fig. 3) dauernd, ohne Abschaltung, das
Heizöl (31 Fig. 1) in Umlauf hält.
19. Nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Tauchwärmepumpe (16 -
27 Fig. 1) in einen Schrank (44 Fig. 4) gestellt wird und für die Zu- und Rücklaufleitungen
(46 und 47) in den Schrank (44) Bohrungen (50), was auch für das Stromzuführungskabel
(54 und 53) gilt, eingebracht werden.
20. Nach Anspruch 1, dadurch gekennezeichnet, daß der gesamte Innenraum des Schrankes
(44 Fig. 4) mit Hochglanzaluminiumblech (52) oder einem anderen Spiegelblech ausgestattet
wird.
21. Nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf die obere Platte des Schrankes
(44 Fig. 4) ein Luftwärmeaustauscher (48) gestellt wird, wobei der Luftwärmeaustauscher
(48) über die Zuleitung (46) das vom Kompressor (10 Fig. 1) aufgeheizte Heizöl (31)
zugeführt bekommt und das um ca. 10° C und mehr abgekühlte Heizöl (31) über die Rücklaufleitung
(47 Fig. 4) über das Ausgleichsgeäß (42) und die Verschraubung (25 Fig. 2) in den
Innenraum des Ölbehälters (16 Fig. 1) zurückgeführt wird.
22. Nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Wärmeschrank (44 Fig. 4), weil
besser transportabel, auf Räder oder Rollen (55) gestellt werden kann.