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DE1751489A1 - Waermeaustauscher zur Verfluessigung oder Verdampfung von Kaeltemitteln - Google Patents

Waermeaustauscher zur Verfluessigung oder Verdampfung von Kaeltemitteln

Info

Publication number
DE1751489A1
DE1751489A1 DE19681751489 DE1751489A DE1751489A1 DE 1751489 A1 DE1751489 A1 DE 1751489A1 DE 19681751489 DE19681751489 DE 19681751489 DE 1751489 A DE1751489 A DE 1751489A DE 1751489 A1 DE1751489 A1 DE 1751489A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
heat exchanger
exchanger according
shaped
heat exchange
bell
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE19681751489
Other languages
English (en)
Inventor
Gerd Schwarzkopf
Rudolf Thomae
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ALUMINIUM U METALLWARENFABRIK
Original Assignee
ALUMINIUM U METALLWARENFABRIK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ALUMINIUM U METALLWARENFABRIK filed Critical ALUMINIUM U METALLWARENFABRIK
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Pending legal-status Critical Current

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Description

iUonninium- und Metallwarenfabrik J. R e'i e r t G.m.b.H. Walldorf/Baden
'Wärmeaustauscher zur Verflüssigung oder Verdampfung von Kältemitteln"
■Wärmeaustauscher zur Verflüssigung oder Verdampfung von Kältemitteln, welche aus einem rohrförmigen Sammelbehälter und einem in diesem Sammelbehälter angeordneten Wärmeaustauschteil bestehen, sind im Falle de3 Verflüssigers gewöhnlich so ausgeführt, daß sich in der Längsrichtung durch den Sammelbehälter glatte oder berippte Bohre erstrecken, die vom Kühlmittel durchflossen werden und an deren Außenwänden innerhalb des Sammelbehälters' das gasförmige Kältemittel, welches in diesen Behalter eingelassen wird, kondensiert. Im unteren Teil des Sammelbehälters sammelt sich das verflüssigte Kältemittel und wird meistens durch einige zusätzliche kältemitteliunrende Rohre unterkühlt. Bei Verdampfern zur Abkühlung von Flüssigkeiten mittels direkter Verdampfung ist die Bauart der der Kondensatoren ähnlich, jedoch erfolgt hier die Verdampfung meist in den Rohren, die häufig noch eine Innenberippung aufweisen. An den Enden der Sammelbehälter sind abnehmbare Deckel, welche Kasser~ bzw. Kältemittel-Umlenkkammern
enthalten, i&rmeaustauscher dieser Art sind auch bei den besten bekannten Ausführungen Immer noch verhältnismäßig groß und schwer und daher aufwendig und teuer in der Herstellung.
Durch einen Wärmeaustauscher gemäß der Erfingung werden erheblich höhere Warmedurchgangswerte erreicht, als e3 bisher mit den herkömmlich ?n JUu-
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weisen möglich ist. Es ist daher möglich, mit den erfindungsgemäß vorgeschlagenen ■Wärmeaustauschern ganz erheblich geringere Abmessungen und dementsprechend auch erheblich geringere Gewichte zu erreichen. Dies ist sowohl in konstruktiver Hinsicht, also bezüglich der Einbaumaße und vor allen Dingen auch bezüglich der Gestehungskosten vorteilhart. Wärmeaustauscher gemäß der Erfindung zur Verflüssigung oder Verdampfung von Kältemitteln bestehen ebenfalls aus einem rohrförmigen Sammelbehälter und aus einem in diesem Sammelbehälter angeordneten Wärmeaustauschteil. Die Erfindung liegt darin, daß der Wärmeaustauschteil in Form einer langgestreckten Glocke in Längsrichtung verlaufende Rohre für ein Kühl- oder Heizmittel aufweist, welche in einen porösen Körper eingebettet sind, der aus metallischen Partikeln, vorzugsweise kugeliger oder zylindrischer Form besteht, wobei diese Partikel untereinander sowie mit den Außenwänden der Rohre und mit den Innenwänden der Glocke wärmeleitend verbunden sind. Hierbei weist der in Form einer langgestreckten Glocke ausgebildete Wanneaustauschteil einen über den porösen Körper liegenden Hohlraum auf. Der poröse Körper ist von dem darüberliegenden Hohlraum durch ein, engmaschiges Metallgitter, vorzugsweise Streckmetall getrennt, welches mit einer u—förmigen nach oben offenen Längsversteifung aus dem gleichen Gitterwerkstoff verbunden ist. In den Hohlraum des glockenförmigen Wärmeaustauschteils münden ein oder mehrere, vorzugsweise vertikal gerichtete Rohre, wobei koaxial gegenüberliegend zu den Rohrmündungen auf dem engmaschigen Metallgitter kreisförmige Metallscheiben angeordnet sind, welche mindestens den Durchmesser der darüberliegenden Rohrmündung aufweisen. Unterhalb des Wärmeaustauschteils 3xnd im Sammelbehälter zweckmäßig noch weitere Wärmeaustauschrohre angeordnet, welche im Falle des Verdampfers in einem rinnenförmigen Blech liegen und mit diesem wärmeleitend verbunden.sind* -.■■= ■
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Wenn es erforderlich ist, besonders größe iiärmeübertragungsleistungen auf kleinstem Raum anzuordnen, werden mehr als ein glockenförmiger Warmeaustauschteil in einen Sammelrohr angeordnet.
Die die Stirnwand des Sammelbehälters durchdringenden Rohre für das Heiz- oder Kühlmittel ragen mindestens 3 mm. aus der äußeren Stirnwandebene heraus. Durch diese Anordnung der Rohrenden ist es möglich, auf die Stirnwand eine elastische Dichtungsplatte, welche entsprechende Lochungen für die Rohre enthält, aufzulegen. Eine weitere Dichtungsplatte wird unter den Deckel gebracht. Auf diese Weise ist es möglich, die Umlenkkammern als rahmenförmige lose Elemente auszubilden, welche dann lediglich zwischen die Dichtungsplatte auf der Stirnwand und die Dichtungsplatte unter dem Deckel durch Einklemmen befestigt werden. Diese Ausbildung der Umlenkkammern erlaubt es, einmal sehr schnell von einer auf eine andere Rohrschaltung überzugehen, wie es zum Beispiel der Fall sein kann, wenn ein Wärmeaustauscher mit anderen ¥assermengen als vorher betrieben werden muß. Ein weiterer Vorteil dieser losen rahmenförmigen Umlenkkammern ist, daß diese Teile auch aus einem geeigneten Kunststoff hergestellt werden können. Ih einem solchen Fall bestehen sämtliche Umfassungswände der Viasserkammern aus nicht metallischen Werkstoffen, was auch aus Korrosionsgründen äußerst vorteilhaft ist.
In den Zeichnungen sind verschiedene Ausführungsbeispiele von Wärmeaustauschern nach der Erfingung dargestellt:
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Fig. 1 zeigt einen als wassergekühlten Verflüssiger ausgeführten Wärmeaustauscher, auf dessen einer Seite die Einzelteile der Wasserkammern auseinander gezogen dargestellt sind.
Fig. 2 zeigt einen' Schnitt nach der Schnittlinie a - a.
Fig. 3 zeigt die Ansicht einer Stirnseite mit eingesetzter rahmen— förmiger Umlenkkaramer.
Fig. 4 zeigt einen in·Form einer langgestreckten Glocke ausgebildeten Wärmeaustauschteil gemäß der Erfindung teilweise aufgeschnitten.
Fig. 5 zeigt einen 'Wärmeaustauscher gemäß der Erfindung, welcher als Verdampfer zur Kühlung von flüssigen Medien ausgebildet ist.
Fig. 6 zeigt einen Schnitt des "Wärmeaustauschers von Fig. 5 nach der Schnittlinie b - b.
In Fig. 7 ist der Schnitt durch einen "Wärmeaustauscher gemäß der Erfindung dargestellt, in welchem 3 glockenförmige Vförmeaustauschteile angeordnet sind.
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~ 5 „
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In der Anwendung als Verflüssiger für Kältemittel (vergl. Fig. 1, 2 'und 3) ist in einem Sammelrohr (1) ein Wärmeaustauschteil (2) in Form einer langgestreckten Glocke angeordnet. Das Sammelrohr ist durch Äbschlußböden (3) zu beiden Seiten abgeschlossen, welche sich mehrere cm vom äußeren Rand des Sammelrohres entfernt innerhalb des Rohres befinden. Diese Äbschlußbödett werden von den Rohren (2 a) de3 glockenförmigen Wärmeaustauschteils sowie von zusätzlichen T»iärmeausta\isehrohren (7) so durchdrungen, daß die Rohrenden mindestens 3 Him aus der äußeren Stirnwand ebene herausragen, Ih den oberen Teil des Wärmeaustauschrohres mündet ein Anschluß— rohr (4), welches auch das Sammelrohr (2) durchdringt und an den Durch« dringungsstelle mit dem Sammelrohr dicht verbunden ist. to Stelle eines Änschlußrohres (4) können es auch mehrere (4 a, 4 b) vorhanden sein, welche dann durch ein gemeinsame,-3 Anschlußrohr (4 c) verbunden sind. : Nahe dem Ende des Sammelrohres (l), an welchem der Kühlmitteleintritt istj mündet ein Tauchrohr (5) mit einem Absperrventil (6), welches als austritt für kondensiertes Kühlmittel dient. Die Rohre (?) dienen dar Unterkühlung von kondensiertem Kältemittel. An der Außenseibe ist das Sammelrohr (l) durch Stirndeckel (11) verschlossen, welche mibbela einer elastischen Dichtungsscheibe (10) auf dem Rand des Sammelrohres aufliegen. Auf der Außenseite des Innenbodens (3) liegt eine weitere elastische Dichtungsscheibe (8), welche Öffnungen aufweist, durch die die Rohre (2 a und 7) mit ihren Enden hindurchdringen können. Zwischen den Dichtungen (8 und 10) ist ein rahmenförmiges Teil eingeklemmt, welches die Umlenkkammern für das Kühlmittel bildet. Die Pressung zum Einklemmen und Abdichten wird mittels Stehbolzen (12) und Muttern (13) erreicht. Die Stehbolzen (12) sind mit elastischen Dichtungshülsen (12 a) umgeben. 3in Betrieb strömt gasförmiges Kältemittel bei (4) in den glockenförmigen
BADORIGINAL.
Wärmeaustauachteil und verläßt diesen auf der Unterseite in Form von Kondensat, welches wie aus einer Brause über die gesamte Länge des Warmeaustau3chteils herabatrömt.
Im unteren Teil des SaciiD.elrohre3 (2) wird das Kondensat gesammelt, an den Rohren (?) unterkühlt und es verläßt den Verflüssiger wieder über das Tauchrohr (5) und das Ventil (6). Da3 Kühlmittel strümt durch den Eintrittsstutzen (14) in einem der äußeren Vürsehlußdeekel, gelangt zuerst durch die Unterkühlungsrohra (7) und dann mittels der Umlenkkammem, welche aus den Rahmen (9) gebildet werden, in die Kühlrohre (2 a) des glockenförmigen VRinneaustauschtells (2). Es verläßt den Verflüssiger wieder durch den An-
Bchluß (15). Zur Befestigung des Kondensators dienen abgewinkelte Füße (16).
Wenn der Wärmeaustauscher gemäß der Erfindung als Verdampfer zur Kühlung von flüssigen Medien verwendet wird (vergl. Fig. 5 und 6), ist er ün we senblichen genau so ausgebildet» wie es vorstehend schon beschrieben worden ist. Lediglich das Eintrittsrohr (4) wird durch eine Anzahl von sogenannten ELnsprit&rohren (21) ersetzt, welche erhebliche geringere Durchmesser als das Rohr (4) aufweisen, und welche die Verbindung zwischen einem sogenannten Kältemittelverteiler (22), welcher an einem Regulierventil (23) angebracht ist und dem oberen Hohlraum des glockenförmigen Iiförmeaustauschteila herstellen. Die Durchdringungastellen der Rohre (21) durch das Samnel/~ rohr (2) sind ebenfalls wie bei dem Rohr (4) dicht gelötet. Im gezeigten Äusfuhrungsbeispiel ist das Ventil (23) ein thermostatisches Regulierventil mit äußerem Druckausgleich, wobei mit (24) die Druckausgleichsleitung und mit (25) das Kapillarrohr für den Fühler bezeichnet wird. Die Rohre (7) dienen im Falle des Verdampfers nicht mehr der Unterkühlung
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von flüssigen Kältemitteln sondern der tjberhitzung von Kältemittel dämpfen. Sie sind vorteilhaft mit einem rinnenförmigen Blech (30) wärmeleitend verbunden, um etwa aus der Unterseite des glockenförmigen ■Wärmeaustauschers (2) noch herausdringende Kältemittel oder Kältemittelölgemisch nachzuverdampfen. Der Austritt aus dem Verdampfer für das verdampfte Kältemittel erfolgt durch eine unterhalb des Kessels angebrachte Rohrleitung (31)· Sowohl der Kessel als auch die Verbindungsstelle des Ventilfühlers sind zweckmäßig mit einer Isolation umgeben, wie es mit (26) bzw. (27) bezeichnet ist.
Der in Form einer langgestreckten Glocke ausgebildete Wirineaustauchteil (vergl. Fig. 4) besteht aus einem u-fßrnigen gebogenen unten offenen Mantelblech (2 b), welches auf beiden Stirnseiten durch Ibachlußdeckel (2 c)·abgeschlossen ist. Diese Abschlußdeckel sind mit Bohrungen versehen, durch welche Rohre (2 a) hindurchgehen. Diese Rohre (2 a) gehen durch den gesamten Wärmeaustauscher und stehen an beiden Enden eine gewisse Strecke über die Abschlußdeckel (2 c) hinaus. Im Bereich der Rohre (2 a) ist der Wärmeaustauschteil mit Partikeln eines gut wärmeleitenden Metalls aufgefüllt, welche untereinander mit den Außenwänden der Rohre (2 a) und mit der Innenseite des Mantelbleches (2 b) soweit ee von diesen bedeckt wird, wärmeleitend verbunden sind, so daß eine stabiler poröser Körper entsteht. Form und Durchmesser der Metallkörner (kugelförmig oder zylindrisch), Abstand der Röhre (2 a) untereinander und Durchmesser der Rohre (2 a) sind von großem Einfluß auf die Qualität des Wärmeaustauech« teils und müssen von Fall zu Fall optimal ermittelt werden. Oberhalb des von den Rohren durchdrungenen Bereiches des glockenförmigen Wärmeaustausch·* teils befindet sich ein Hohlraum. Dieser Hohlraum ist durch ein flaches :
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Metallgitter (18), auf welchem im mittleren Bereich ein nach oben offenes, förmiges Metallgitter (19) angebracht ist, abgeschlossen. Unterhalb der Einmündung von Rohranschlüssen hier mit (4) bezeichnet, sind auf dem MetaH-gitter Metallscheiben (20) befestigt, welche für eine bessere Verteilung des eintretenden Mediums sorgen.
Um Platz zu sparen, können wie in Fig. 7 gezeigt, auch mehrere gleiche 'Warmeaustauschteile (2) in einem gemeinsamen Sammelrohr (1) untergebracht werden. Im Falle eines Verflüssigere kann es hierbei zweckmäßig sein, einen zusätzlichen Flüssigkeitssanmler (1 a), welcher mit dem Sammler (1) durch eine Leitung (28) verbunden ist, hinzuzufügen. Hierbei ist es zweckmäßig, den Sammler (1) oberhalb dee Sammlers (1 a) auf Stützen (20) zu befestigen. Die übrigen Bezugaseichen stimmen, da es eich beim Beispiel der Fig. 7 wieder um einen Verflüssiger handelt, mit denen der Fig. 1-3 überein.
BAD ORIGINAL
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Claims (9)

Pat e η t a n s ρ r Ü c h e
1.) Wärmeaustauscher zur Verflüssigung oder Verdampfung von Kältemitteln, welcher aus einem rohrförmigen Sammelbehälter und einem in diesem Sammelbehälter angeordneten Wärmeaustauschteil besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Warmeaustauschteil in Form einer langgestreckten Glocke in Längsrichtung verlaufende Rohre für ein Heiz- oder kühlmittel aufweist, welche in einem porösen Körper eingebettet sind, der aus metallischen Partikeln,vorzxigsweise kugeliger oder zylindrischer Form besteht, wobei diese Partikel untereinander sowie mit den Außenwänden der Rohre und mit den Innenwänden der Glocke wärmeleitend verbunden sind. ·
2.) Wärmeaustauscher nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der in Form einer langgestreckten Glocke ausgebildete Wärmeaustauschteil einen über dem porösen-Körper liegenden Hohlraum aufweist.
3.) Wärmeaustauscher nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß der poröse Körper von dem darüberliegenden Hohlraum durch ein engmaschiges Metallgitter,vorzugsweise Streckmetall getrennt ist, welches mit einer u-förmigen nach oben offenen Längsversteifung aua dem gleichen Gitterwerkstoff verbunden ist. ■
4.) Wärmeaustauscher nach Anspruch 1 - 3 dadurch gekennzeichnet, daß in den Hohlraum des glockenförmigen Wärmeaustauschers ein oder mehrere, vorzugsweise vertikal gerichtete Rohre münden, wobei koaxial gegen-
-TfU ·
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liegend zu den Rohrmündungen auf dem engmaschigen Metal]gitter kreis- , förmige Metallscheiben angeordnet sind, welche mindestens den Durchrmesser der darüberliegenden Rohrmündungen aufweisen.
5.) Wärmeaustauscher nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb des Wärmeaustauschteils im Sammelbehälter W&rmeaustauschrohre angeordnet sind, welche in einem rinnenförmigen Blech liegen und mit diesem wärmeleitend verbunden sind.
6.) Wärmeaustauscher nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß mehr als ein glockenförmiger Wärmeaustauschteil in einen Sammelrohr angeordnet sind.
7.) Wärmeaustauscher nach Anspruch 1-6 dadurch gekennzeichnet, daß die die Stirnwände des Sammelbehälters durchdringenden Rohre für das Heiz« oder Kühlmittel mindestens 3 mm aus der äußeren Stirnwandebene herausragen,
8.) Wärmeaustauscher nach Anspruch 1-7 dadurch gekennzeichnet, daß die * äußeren Stirnwände mit je einer elastischen Dichtungsplatte abgedeckt sind, welche von den Rohren für das Heiz- oder Kühlmittel durchdrungen werden.
9.) Wärmeaustauscher nach Anspruch 1-8 dadurch gekennzeichnet, daß rahmenförmige, lose Umlenkkammern für das Heiz~ oder Kühlmittel zwischen den Dichtungsplatten auf den Stirnwänden und den Dichtungsplatten unter den Deckeln durch Einklemmen befestigt sind.
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Lee rseite
DE19681751489 1968-06-07 1968-06-07 Waermeaustauscher zur Verfluessigung oder Verdampfung von Kaeltemitteln Pending DE1751489A1 (de)

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