Als Grundlage solltet ihr euch zunächst die Artikel über die Funktionsweise der Kompressorkühlung von august123 und den Werkzeug Artikel von august123 durchlesen.
Schaubild der Singlestage
Das Schaubild gibt einen Überblick über den Aufbau der Kühlung. Zudem wurden alle Bauteile und Rohrleitungen beschriftet, damit ihr dem Artikel besser folgen könnt.
Bauteile im Überblick
Für die Kompressorkühlung wird eine große Anzahl an Bauteilen benötigt. Als Bodenplatte verwenden wir eine Siebdruckplatte, die zum einen optisch recht schick aussieht und auch widerstandsfähiger ist als eine MDF- oder Spanplatte. Vorteil der Siebdruckplatte ist, dass sie bei Feuchtigkeit nicht aufquillt.
Der Motor der Anlage wird als Verdichter bezeichnet und sorgt dafür, dass der Kreislauf aufrechterhalten wird. Bei dieser Anlage kommt ein recht starker Verdichter mit 23ccm bis 24ccm Hubvolumen zum Einsatz. Der Verdichtertyp wird als Rollkolbenverdichter bezeichnet, was auf seine Funktionsweise zurück zu führen ist. Haupteinsatzgebiet wegen ihrer doch recht hohen Effizienz sind Klimaanlagen. Der Rollkolbenverdichter besitzt auf der Saugseite einen Flüssigkeitsabscheider der dafür sorgt, dass kein flüssiges Kältemittel in das Triebwerk gelangt sondern im Flüssigkeitsabscheider möglichst vollständig verdampft. Anders als beim Hubkolbenverdichter ist hier das Verdichtergehäuse die Hochdruckseite und die Niederdruckseite nur ein Kupferrohr mit dem zuvor angesprochenen Flüssigkeitsabscheider, das direkt ans Triebwerk führt.
Zum Verflüssigen des Kältemittels wird ein entsprechender Wärmetauscher benötigt. Als Verflüssiger bezeichnet man einen Luftgekühlten Wärmetauscher. Es sollte darauf geachtet werden, dass der Verflüssiger wie auch alle anderen Bauteile zum einen entsprechend dimensioniert sind und zum anderen der Rohrquerschnitt für den Massestrom ausreicht. Der Verdichter besitzt auf der Hochdruckseite einen 10mm Anschluss, daher sollte die Heißgasleitung, die vom Verdichter bis zum Verflüssigereingang reicht, mit 8mm oder 10mm Querschnitt ausgelegt sein. Da wir uns im Tieftemperatur-Bereich aufhalten und dort der Massestrom geringer ist als bei beispielsweise einer Klimaanlage würden hier auch 8mm ausreichen. Der verwendete ECO Verflüssiger besitzt jedoch 10mm Anschlüsse daher werden wir auch 10mm Kupferrohr für die Heißgasleitung nehmen.
Für den Abtransport der sich zwischen den Lamellen anstauenden Wärme kommt ein 230mm Lüfter mit 16Watt Lüftermotor zum Einsatz. Dieser wird an einem Lüftergitter montiert, damit keine Finger oder Kabel in den Drehbereich des Lüfters gelangen.
Am Ausgang des Verflüssigers wird ein Filtertrockner montiert, der Feuchtigkeit und Schmutz aus dem Kreislauf filtern soll, damit diese nicht das Drosselorgan verstopfen. Zudem wird in der Hoch- und Niederdruckseite ein Schraderventil verbaut. Dieses ermöglicht es eine Monteurhilfe anzuschließen um den Kreislauf zu befüllen und die entsprechenden Drücke zu messen damit man sehen kann ob der Kreislauf richtig abgestimmt ist.
Das Drosselorgan ist essentiell für einen Kältekreislauf. Denn dadurch wird es möglich, dass in einem Kreislauf zwei unterschiedliche Drücke herrschen können. Es trennt somit die Hochdruckseite von der Niederdruckseite und lässt so viel Kältemittel durch, dass ein ausreichender Massestrom gewährleistet wird um die anliegende Last abzuführen. Das Drosselorgan ist hier ein einfaches Kapillarrohr wie man es auch vom Kühlschrank her kennt. Das Kapillarrohr hat einen Innendurchmesser von 1,0mm und ist 2,50m lang. Länge und Durchmesser sind von verschiedenen Faktoren abhängig. Zum einen von der abzuführenden Abwärme und von dem verwendeten Verflüssiger und Verdichter. Ein größerer Verflüssiger führt zu einem geringeren Hochdruck, somit wirkt das Kapillarrohr etwas restriktiver und hemmt den Kältemittelfluss stärker als bei einem kleineren Verflüssiger der gleichzeitig einen höheren Hochdruck mit sich bringt. Ähnliches gilt für den Verdichter. Mit steigendem Volumenstrom des Verdichters kann das Kapillarrohr länger gewählt werden.
Ein weiteres wichtiges Bauteil ist der Verdampfer hier in Form eines kleinen CPU Kühlblocks aus Kupfer. In diesem entspannt das verflüssigte Kältemittel bei einem Druck von etwa 0 bar. Beim Verdampfen des Kältemittels wird Energie aufgenommen und mit dem Kältemittelfluss abtransportiert. Für die Montage des CPU-Blocks auf dem Prozessor wird eine Halterung benötigt, die auf einem Sicherungsring aufliegt. Der Sicherungsring ermöglicht eine unproblematische Demontage der Halterung.
Damit das Kältemittel aus dem Verdampfer wieder zurück in den Verdichter gelangt benötigen wir eine Rohrverbindung zwischen den beiden Bauteilen. Wir verwenden hier Edelstahlwellrohr mit einem Nenndurchmesser von 8mm. Der Vorteil des Edelstahlwellrohrs liegt in seiner Flexibilität. Allerdings muss daran gedacht werden, dass es sich beim Edelstahlwellrohr um ein sehr dünnwandiges Rohr handelt. Dementsprechend vorsichtig sollte man es bewegen. Gegen eine zu starke Belastung der Lötstelle kann ein Kälterohrträger gesetzt werden, der das Edelstahlwellrohr fixiert.
Alle anderen Bauteile werden mit Kupferrohr miteinander verbunden. Wie eingangs erwähnt, wird für die Kondensatleitung 10mm Kupferrohr verwendet. Die Flüssigkeitsleitung zwischen Verflüssiger und Filtertrockner besteht aus 6mm Kupferrohr.
Beim Löten muss darauf geachtet werden, dass das Edelstahlwellrohr mit hochreinem Silberlot gelötet wird. Wir verwenden Silberlot mit 56% Silberanteil und Flussmittelummantelung. Alle Kupfer-Kupfer Verbindungen können mit normalem Phosphor-Hartlot gelötet werden.
Das Edelstahlwellrohr wird wegen Kondenswasserbildung auf der Niederdruckseite mit Armaflex gedämmt. Da die Kompressorkühlung doch sehr kalt macht wird eine Dämmstärke von 19mm genommen. Das Aramflex ist sehr anfällig gegen Beschädigungen daher wird das Armaflex mit einem Geflechtschlauch geschützt.
Damit haben wir alles an Bauteilen abgearbeitet. Für die Montage auf der Siebdruckplatte werden lediglich noch ein paar Schrauben, Muttern und Unterlegscheiben benötigt.
Jetzt wird gebastelt
Der Bau beginnt mit dem Bohren der Löcher in die Siebdruckplatte. Dazu werden Verdichter und Verflüssiger auf der Platte platziert und die Bohrlöcher angezeichnet. Damit der Schraubenkopf auf der Unterseite der Platte nicht übersteht kann man Förstnerbohrer verwenden um diese zu versenken. Danach werden die Bauteile festgeschraubt.
Bevor wir den Verdampfer verlöten können müssen wir die Ein- und Auslasslöcher bohren. Der Einlass wird ein 6mm Kupferrohr in das später das Kapillarrohr gelötet wird. Dieses Röhrchen wird oben etwas neben der Mitte platziert. Von dort fließt das Kältemittel über die Spirale nach unten. Unten angekommen wird nun eine Bohrung zur Mitte des Kupferblocks gebohrt, damit das Kältemittel über die Saugleitung zurück zum Verdichter fließen kann. Als nächstes kürzen wir die 35mm Kupfer-Muffe auf unsere Verdampferhöhe und fertigen ein 6mm und ein 10mm Kupferrohr für die beiden Bohrungen an der Verdampferoberseite.
Im nächsten Schritt können wir endlich zum ersten Mal den Lötbrenner schwingen. Es bietet sich an den gesamten Verdampfer mit Silberlot zu löten, da durch das Flussmittel sich die Oxidation des Kupfers in Grenzen hält und der Verdampfer auch nicht so stark aufgeheizt werden muss wie es bei Phosphorhartlot notwendig wäre. Als erstes löten wir die Kupfer-Muffe unten bei der Nut für den Sicherungsring. Dazu drehen wir den Verdampfer auf den Kopf und legen ihn auf eine Oberfläche die problemlos das aufheizen übersteht. Vorsicht ist z. B. bei verschiedenen Steinen geboten, die dann an das Kupfer festbacken! Wir verwenden einen kleinen Maschinenschraubstock und schieben die Backen sehr weit auseinander damit die Auflagefläche möglichst gering ist.
Für das Löten der Oberseite nehmen wir eine stabile Unterlage aus Kupferblech. Der Verdampfer wird auf das Kupferblech gestellt und das 6mm und 10mm Röhrchen in die Öffnungen gesteckt. Für den Übergang zwischen dem 10mm Kupferrohr und dem Edelstahlwellrohr wird ein Kupfer-Reduzierstück 10-12 benötigt. Die Oberseite der Kupfer-Muffe, die beiden Kupferröhrchen, den Kupfer-Verbinder und das Edelstahlwellrohr werden in einem Durchgang mit Silberlot gelötet. Es ist darauf zu achten, dass das Edelstahlwellrohr bis zum Anschlag im Kupfer-Reduzierstück steckt und auch beim Löten diese Position beibehält. Im Anschluss wird das Kapillarrohr mit Phosphorlot in das 6mm Röhrchen eingelötet. Silberlot kann an dieser Stelle auch genommen werden, man muss aber darauf achten, dass das Silberlot leichter verläuft und im schlechtesten Fall das Kapillarrohr verstopfen kann. Das Flussmittel lässt sich nach dem Löten am besten mit einem nassen Tuch entfernen wenn es noch etwas warm ist.
Das verlötete Kapillarrohr wird gleichmäßig ohne Knicke um das Edelstahlwellrohr gewickelt. Das noch freie Ende des Edelstahlwellrohrs muss nun an den Saugstutzen des Verdichters gelötet werden. Allerdings dürfen wir das Schraderventil auf der Niederdruckseite nicht vergessen. wir verwenden daher ein 10-6-10 Reduzier-Kupfer-T-Stück und weiten beide Seiten so auf, dass an den einen 10mm Anschluss das Edelstahlwellrohr passt und der 12mm Anschluss des Verdichters das T-Stück nicht reinfallen lässt. Dazu verwenden wir eine Muffenzange auch Rohrexpander genannt mit einem Aufweitkopf für 12mm. Alles noch schnell mit Silberlot verlöten und die Niederdruckseite ist fertig.
Weiter geht es mit der Hochdruckseite. Hier widmen wir uns zunächst der Kondensatleitung vom Verdichterdruckstutzen zum Verflüssigereingang. Da ein Verdichter vibriert und wir verhindern müssen, dass dadurch die Rohre mit der Zeit abreißen biegen wir uns einen kleinen Vibrationsdämpfer in Form eines U. Insbesondere die dünnen Verflüssigerrohre gilt es vor Vibrationen zu schützen. In der Kondensatleitung verbauen wir unser zweites Schraderventil. Dazu setzen wir kurz vor den Verflüssigereingang ein weiteres 10-6-10 Reduzier-Kupfer-T-Stück. Alle Lötstellen können mit Phosphorlot gelötet werden. Nur wenn der Verdichter oder Verflüssiger Stahlrohre besitzen sollte auch dort mit Silberlot gelötet werden.
Im letzten Schritt verlegen wir die Flüssigkeitsleitung und löten das Kapillarrohr an den Filtertrockner. Für die Flüssigkeitsleitung verwenden wir 6mm Kupferrohr. Da der Verflüssiger einen 10mm Ausgang besitzt müssen wir diesen runter reduzieren. Dazu kann man entweder einen 10-6 Absatznippel verwenden oder man nimmt ein kleines 10mm und 8mm Kupferrohr und steckt diese beiden ineinander. An das Ende des 6mm Kupferrohrs löten wir den Filtertrockner. Beim Filtertrockner ist, wie auch bei vielen anderen Kältebauteilen, auf die Flussrichtung zu achten. Der verwendete Standard-Kupfer-Filtertrockner hat einen 6mm Eingang und einen Ausgang für Kapillarrohr. Als Lot kommt wiederrum Phosphorhartlot zum Einsatz.
Dichtheitstest
Damit wäre das Gröbste geschafft und es kann überprüft werden, ob alle Lötstellen dicht sind. Dazu wird ein Manometer an die Anlage geschraubt und über das zweite Schraderventil mit Stickstoff gefüllt. Mit Seifenwasser werden alle Lötstellen eingepinselt und auf Blasenbildung überprüft. Wird alles als dicht befunden solltet ihr den Manometerdruck notieren oder mit einem Klebeband die Zeigerstellung kenntlich machen. Die Anlage solltet ihr einige Tage stehen lassen um sicher zu sein, dass der Druck nicht doch noch abfällt und ihr ein Leck übersehen habt.
Evakuieren
Wenn alles dicht ist könnt ihr die Monteurhilfe, Vakuumpumpe und Kältemittelflasche anschließen und alles evakuieren.
Befüllen und Lasttest
Die Anlage wird befüllt und bei einem Lasttest die Kältemittelmenge abgestimmt. Zudem sollte man die Überhitzung und Unterkühlung im Auge behalten, um zu sehen ob die Kapillarrohrlänge nochmal angepasst werden muss. Genauere Informationen könnt ihr in einem Artikel zur Überhitzung und Unterkühlung von Moc nachlesen. Für die Messung der Überhitzung solltet ihr einen Temperaturfühler am Verdampferausgang des CPU-Blocks montieren.
Dämmen
Weiter geht es mit dem Dämmen der Anlage. Dazu schneiden wir die Armaflexrohrdämmung mit einem scharfen Messer auf. Hier hat sich ein Teppichmesser mit neuer Klinge bewährt. Sollte noch kein Temperatursensor am Verdampferausgang montiert sein, sollte dies jetzt geschehen bevor die Armaflexdämmung geklebt wird. Die aufgeschnittene Armaflexisolierung wird einfach über das Edelstahlwellrohr gezogen und dann beginnend am Verdampfer stückchenweise geklebt. Wenn ihr mit dem kleben kurz vor dem Verdichter angekommen seid wird der Kälterohrträger eingeklebt, so dass dieser genau am Edelstahlwellrohr also über dem Kupfer T-Stück sitzt. Für die Dämmung des Flüssigkeitsbascheiders am Verdichter werden mit Armaflex Tape die Höhenunterschiedes des Flüssigkeitsabscheiders ausgeglichen oder gleich mehrere Schichten Tape drum gewickelt - solltet ihr mit der normalen Dämmung nicht zwischen Flüssigkeitsabscheider und Verdichtergehäuse dämmen können.
Für die Unterseite des Flüssigkeitsabscheiders schneiden wir eine Armaflexmatte zurecht und machen ein Loch für die Rohrverbindung von Flüssigkeitsabscheider zum Verdichtertriebwerk. Für ein möglichst rundes Loch hat sich eins mit einer Säge abgeschnittenes Kupferrohrstück als hilfreich erwiesen, welches durch die Sägekante sehr rau ist und man damit das Loch heraussägen kann. Die Rohrverbindung zum Triebwerk wird mit Rohrdämmung verkleidet. Im Anschluss wird eine 13mm starke Armaflex Rohrdämmung zurechtgeschnitten und über das Tape und die Armaflexmatte geklebt. Somit ist die Anlage ordentlich gedämmt und sieht auch noch sehr sauber aus.
Elektrik und Finish
Weiter geht es mit der Verkabelung von Verdichter, Betriebskondensator und Verflüssigerlüfter.
Zum Schutz der Armaflexdämmung ziehen wir noch einen Geflechtschlauch drüber und verkleben diesen mit Isolierband auf dem Kälterohrträger und am Verdampfer. Als letztes fixieren wir mit einer Gewindestange den Kälterohrträger. Fertig ist die Kompressorkühlung.
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