EP1203923A2

EP1203923A2 - Wärmeaustauscher, insbesondere für Kondensations-Wäschetrockner

Info

Publication number: EP1203923A2
Application number: EP01125856A
Authority: EP
Inventors: Michael Kozica
Original assignee: AKG Thermotechnik GmbH and Co KG
Current assignee: AKG Thermotechnik GmbH and Co KG
Priority date: 2000-11-01
Filing date: 2001-10-30
Publication date: 2002-05-08
Anticipated expiration: 2021-10-30
Also published as: EP1203923A3; EP1203923B1; ATE334373T1; DE50110536D1

Abstract

Es wird ein Wärmeaustauscher beschrieben, der insbesondere für Kondensations-Wäschetrockner geeignet ist und eine Vielzahl von an ihren Enden abgedichtet in Öffnungen (6) von Rahmen (7) befestigten Rohren (1) sowie eine Vielzahl von zwischen den Rohren (1) angeordneten Kanälen aufweist, in denen Wärmeleitelemente (5) angeordnet sind. Erfindungsgemäß bestehen der Rahmen (7) und die Rohre (1) aus Kunststoff, während die Wärmeleitelemente (5) aus Metall hergestellt und durch elastische Verspannung wärmeleitend mit den Rohren (1) verbunden sind (Fig. 3). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmeaustauscher der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.

Wärmeaustauscher dieser Art sind in zahlreichen Ausführungsformen bekannt. Sie dienen bei ihrer Anwendung auf Wäschetrockner dem Zweck, die von einem Trockenraum kommende, feuchte Prozeßluft durch Prozeßluft-Kanäle zu leiten und dabei gleichzeitig mit durch Kühlluft-Kanäle strömender Umgebungs- bzw. Raumluft zu kühlen. Die Wärmeaustauscher wirken dabei als Kondensatoren für die Prozeßluft, und das aus dieser kondensierende Wasser tropft in ein Auffanggefäß ab. Die dadurch getrocknete Prozeßluft wird nach Erwärmung erneut in den Trockenraum geleitet. Die Prozeßluft- und Kühlluft-kanäle stehen meistens senkrecht zueinander, so daß der Wärmeaustauscher im Kreuzstrom von der Prozeßluft und der Kühlluft durchströmt wird.

Zur Erzielung eines wirksamen Wärmeaustauschs und zur Vermeidung von Verschmutzungen ist es in der Regel erwünscht, die Prozeßluft durch Kanäle mit großen, glatten Oberflächen zu leiten, was wegen des durch die Feuchtigkeit verbesserten Wärmeübergangs im Hinblick auf den gewünschten Wärmeaustausch ausreichend ist. Dagegen werden auf der Kühlluftseite vorzugsweise Mittel in Form von Lamellen oder Leitblechen vorgesehen, die die wärmeaustauschenden Oberflächen der Kühlluft-Kanäle vergrößern und den mangels Kondensation schlechteren Wärmeübergang derart kompensieren sollen, daß sich auf der Prozeßluft- und der Kühlluftseite annähernd gleiche Produkte aus Wärmeübergangszahl und Wärmeaustauschsfläche ergeben. Außerdem werden derartige Wärmeaustauscher bis heute mit Ausnahme der Rahmen entweder komplett aus einem Metall wie z. B. Aluminium oder komplett aus Kunststoff hergestellt.

Komplett aus Metall hergestellte Wärmeaustauscher der eingangs bezeichneten Gattung arbeiten im Hinblick auf den gewünschten Wärmeaustausch einwandfrei. Ein Nachteil sind ihre vergleichsweisen großen Herstellungskosten, die einerseits durch die Anwendung von Aluminium, andererseits durch die zur Verbindung der Rohre, Rahmen, Lamellen und Leitbleche usw. erforderlichen Verfahren bedingt sind. Das gilt im wesentlichen unabhängig davon, ob die Wärmeaustauscher durch Kleben, Schweißen, Löten, Clinchen oder sonstwie hergestellt werden und/oder aus einzelnen Rohren oder aus sogenannten Mehrrohr- bzw. Mehrkammerprofilen zusammengesetzt sind (z. B. GB-PS 885 150, DE 30 27 900 A1, DE 195 05 641 A1, DE 197 19 258, DE 198 01 609 A1, DE 38 11 504 U1, DE 296 14 186 U1, DE 296 19 653 U1, EP 0 881 448 A2, US-PS 4 570 700).

Dagegen können komplett aus Kunststoff hergestellte Wärmeaustauscher der eingangs bezeichneten Gattung vergleichsweise preisgünstig hergestellt werden (z. B. EP 0 044 561 A2, EP 0 429 953 B1, DE 198 38 525 A1, DE 198 53 526 A1). Bei derartigen Wärmeaustauschern stören jedoch die schlechten Wärmeleitungen der zu verwendenden Kunststoffe bzw. die dadurch bedingten mangelhaften Wärmeübergänge insbesondere auf der Kühlluftseite. Selbst übliche Mittel in Form von Stegen, Profilierungen, Lamellen od. dgl. in oder an den Kühlluftkanälen führen hier kaum zu den gewünschten Produkten aus Wärmeübergangszahl und Wärmeaustauschfläche. Das gilt auch dann, wenn anstelle von einzelnen Rohren Mehrrohr- bzw. Mehrkammerprofile angewendet werden (DE 39 29 004 A1).

Weiterhin ist es in der Kältetechnik bekannt (DE 21 14 340 A1), flache oder flachovale Metallrohre und zwischen diesen angeordnete, ebenfalls aus Metall bestehende Lamellen unter Verformung der breiten Rohrseiten dadurch miteinander zu verbinden, daß das fertig gestapelte Wärmeaustauschernetz mit Hilfe von Zugankern zwischen zwei Außenplatten zusammengedrückt wird. Bei dieser Herstellungsart stören einerseits wie bei den anderen oben genannten, ausschließlich aus Metall hergestellten Wärmeaustauschern das große Gewicht und die vergleichsweise großen Material- und Herstellungskosten, andererseits die zur Verformung der Metallrohre erforderlichen hohen Kräfte. Außerdem müßten die Rohrenden, wenn die Rohre nicht, wie dort vorgeschlagen ist, schlangenlinienförmig verlegt, kreisförmig gebogen oder wendelförmig gewickelt werden sollen, zusätzlich durch Löten, Kleben oder dgl. mit zum Anschluß an Sammelkästen bestimmten Rahmen oder Bodenplatten oder dgl. verbunden werden, was die Herstellungskosten weiter erhöht.

Schließlich sind Wärmeaustauscher bekannt, die Rahmen aus Kunststoff und Rohre aufweisen, die wahlweise aus Kunststoff oder Metall bestehen, wobei die Rahmen und Rohre durch eine einfache Steckverbindung miteinander verbunden werden können (DE 296 18 878 U1). Allerdings weisen derartige Wärmeaustauscher keine Mittel zur Vergrößerung des Wärmeübergangs auf, so daß sie nicht für alle und insbesondere nicht für die oben genannten Anwendungszwecke brauchbar sind.

Der Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, den Wärmeaustauscher der eingangs bezeichneten Gattung so auszubilden, daß er einerseits gute Wärmeleitungs- und Wärmeübertragungseigenschaften besitzt, andererseits aber dennoch preisgünstig und mit einem vergleichsweise geringen Gesamtgewicht hergestellt werden kann.

Zur Lösung dieses Problems dienen die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.

Die Erfindung beruht auf dem Gedanken, die Vorteile von Kunststoff- und Metallwerkstoffen zu kombinieren. Dabei werden erfindungsgemäß dort, wo z. B. aufgrund von Kondensationsvorgängen betriebsbedingt ein guter Wärmeübergang erzielt wird, übliche Kunststoffe wie z. B. Thermoplaste verwendet, während dort, wo die Wärmeleitung vergrößernde Mittel vorgesehen werden müssen, aus Metallen wie z. B. Aluminium hergestellte Lamellen, Leitbleche od. dgl. vorgesehen werden. Dabei werden die Mittel zur Erzielung guter Wärmeaustauscheigenschaften durch elastische Verspannung mit den Kunststoffrohren in Anlage gehalten, wodurch sich ein einfacher, kostengünstiger Zusammenbau der verschiedenen Teile erzielen läßt. Durch die Anwendung von Rohren und Rahmen aus Kunststoff wird außerdem der Vorteil erzielt, daß preisgünstige Verbindungsverfahren angewendet werden können, indem die Rohre und Rahmen z. B. durch Kunststoff-Schweißverfahren miteinander verbunden werden.

Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 und 2 je eine schematische, perspektivische Darstellung und eine Vorderansicht von Teilen eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Wärmeaustauschers;

Fig. 3 einen Längsschnitt etwa längs der Linie III - III der Fig. 1 durch einen fertigen, aus den Teilen nach Fig. 1 und 2 und zugehörigen Rahmen zusammengesetzten Wärmeaustauscher;

Fig. 4 eine schematische, perspektivische Darstellung von Teilen eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Wärmeaustauschers;

Fig. 5 eine teilweise geschnittene perspektivische Darstellung eines fertigen, aus den Teilen nach Fig. 4 zusammengesetzten Wärmeaustauschers;

Fig. 6 zwei Varianten einer Verschiebesicherung für Lamellen des Wärmeaustauschers nach Fig. 4 und 5;

Fig. 7 eine teilweise geschnittene Seitenansicht von Teilen eines dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Wärmeaustauschers;

Fig. 8 eine teilweise geschnittene perspektivische Darstellung eines fertigen, aus den Teilen nach Fig. 7 zusammengesetzten Wärmeaustauschers;

Fig. 9 eine schematische Vorderansicht eines Teils eines vierten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Wärmeaustauschers; und

Fig. 10 einen vergrößerten Schnitt längs der Linie X - X der Fig. 9.

Fig. 1 und 2 zeigen schematisch eine Vielzahl von als Einzelrohre ausgebildeten Rohren 1, die ovale Querschnitte aufweisen und in einer Mehrzahl von Ebenen parallel übereinander sowie in jeder Ebene in einer Mehrzahl von Spalten parallel nebeneinander angeordnet sind. Die Rohre 1 weisen breite Wandabschnitte 2 und schmale Wandabschnitte 3 auf und sind im Ausführungsbeispiel so angeordnet, daß innerhalb einer jeden Ebene jeweils ihre schmalen Wandabschnitte 3 einander gegenüber stehen, wohingegen in übereinander angeordneten Ebenen jeweils die breiten Wandabschnitte 2 einander zugewandt sind. Dabei sind die Rohre 1 in vorgewählten Abständen so angeordnet, daß zwischen ihnen Kanäle 4 (Fig. 1) vorhanden sind.

Soll aus den Rohren 1 z. B. ein Wärmeaustauscher für einen Kondensations-Wärmeaustauscher hergestellt werden, dann dienen die Rohre 1 vorzugsweise als Strömungskanäle für feuchte, von einem Trockenraum kommende Prozeßluft, während die Kanäle 4 als senkrecht zu den Rohren 1 angeordnete Strömungskanäle für Kühlluft dienen und mit Wärmeleitelementen in Form von Lamellen 5 versehen sind, die z. B. aus mäanderförmig geformten, bei Wärmeaustauschern an sich bekannten Streifen bestehen und den Rohren 1 zugewandte, mit deren breiten Wandabschnitten 2 zur Anlage kommende Breitseiten 5a aufweisen. Die Lamellen 5 füllen die Kanäle 4 in einem mittleren Teil des Wärmeaustauschers vorzugsweise vollständig aus, während sie in den äußeren Abschnitten vorn und hinten jeweils freie Rohrenden 1a (Fig. 1) stehen lassen. Diese werden, wie Fig. 3 zeigt, bei der Montage des Wärmeaustauschers in Öffnungen 6 von Rahmen 7 gesteckt, die am vorderen bzw. hinteren Ende des Wärmeaustauschers angebracht werden und die Rohre 1 auf Abstand halten.

Erfindungsgemäß bestehen die Rohre 1 und Rahmen 7 aus einem Kunststoff, z. B. einem Thermoplast in Form eines Polyolefins (PE, PP) oder Polyesters (PET, PBT oder ABS). Sie können daher je nach Bedarf z. B. durch Extrudieren, Blasformen, Spritzgießen od. dgl. kostengünstig hergestellt werden. Auch die Verbindung der Rohre 1 und der Rahmen 7 kann kostengünstig, d. h. ohne Anwendung von Klebern od. dgl. z. B. durch bekannte Kunststoff-Schweißverfahren wie Ultraschall-, Vibrations-, Reib- Thermokontakt-, Induktions-, Laser- oder Heizelement-Schweißen vorgenommen werden, wie in Fig. 3 durch geschwärzte Schweißstellen 8 angedeutet ist. Die Rohrenden 1a können zu diesem Zweck auch geringfügig aufgeweitet werden. Dagegen bestehen die Lamellen 5 erfindungsgemäß aus gut wärmeleitenden Metallen, und ihre Herstellung erfolgt z. B. dadurch, daß dünne Aluminiumstreifen mäanderförmig gefaltet werden.

Um zwischen den Kunststoff-Rohren 1 und den Metall-Lamellen 5 einerseits eine gute wärmeleitende und andererseits eine kostengünstig herstellbare Verbindung zu ermöglichen, werden die Rohre 1 und Lamellen 5 elastisch miteinander verspannt. Dies ist in Fig. 3 an einem Wärmeaustauscher gezeigt, dessen Rohre 1 zur Erleichterung der Darstellung in nur einer Ebene angeordnet sind und analog zu Fig. 1 und 2 zusammen mit je einer in Fig. 3 oben bzw. unten liegenden Lamelle 5 einen von den Rahmen 7 zusammengehaltenen Stapel bilden. Dieser Stapel wird von beiden Seiten her durch je ein Seitenteil 9 (bzw. eine Endplatte) verspannt, das mit seinen Enden formschlüssig in entsprechende Ausnehmungen 10 der Rahmen 7 ragt und dabei mit seiner oberen bzw. unteren Breitseite an einer ihr zugewandten Breitseite einer zugeordneten Lamelle 5 anliegt. Eine elastische Verspannung wird dabei dadurch erzielt, daß wenigstens ein Seitenteil 9 im entspannten Zustand aus einem plattenförmigen, jedoch vorgebogenen Blechteil besteht, dessen der Lamelle 5 zugewandte und mit dieser zur Anlage kommende Breitseite konvex gewölbt ist, wie in Fig. 3 schematisch durch ein strichpunktiert dargestelltes Seitenteil 9a angedeutet ist. Der Zusammenbau der verschiedenen Teile erfolgt z. B. dadurch, daß der aus den Rohren 1, den Lamellen 5 und den Seitenteilen 9a gebildete Stapel mit einer Presse od. dgl. so zusammengedrückt wird, daß die Seitenteile 9a aus der vorgebogenen Form in eine in Fig. 3 mit durchgezogenen Linien dargestellte, im wesentlichen planparallele Form 9 gebracht werden. Anschließend werden der vordere und der hintere Rahmen 7 aufgesteckt, wobei die Enden der jetzt als Blattfedern wirkenden Seitenteile 9 in die Ausnehmungen 10 eintreten und formschlüssig in diesen gehalten werden, während die Rohrenden 1a mit ausreichendem Spiel in die Öffnungen 6 eintreten, mit den Lamellen 5 in innige Berührung gelangen und dann mit den Rahmen 7 unter Bildung eines stabilen Wärmeaustauscherblocks flüssigkeits- bzw. gasdicht verschweißt werden. Dabei ist klar, daß die Seitenteile 9 vorzugsweise über die ganze Breite und Tiefe des Wärmeaustauscherblocks erstreckt sind und daher jeweils auf die gesamte Fläche der ihnen zugeordneten Breitseiten 5a der am weitesten außen liegenden Lamellen 5 einwirken. Die Lamellen 5 sind in Richtungen quer zu ihren Breitseiten vorzugsweise vergleichsweise biegesteif, um eine gleichförmige Kraftübertragung zu gewährleisten.

Der erfindungsgemäße Wärmeaustauscher weist vorzugsweise ein zusätzliches Mittel zur Verbesserung des durch die elastische Verspannung bewirkten Wärmeübergangs bzw. wärmeleitenden Kontakts auf. Dieses Mittel enthält z. B. an die jeweilige Rohrform angepaßte Breitseiten 5a der Lamellen 5, wobei zweckmäßig zumindest diejenigen Breitseiten 5a angepaßt sind, die an den Rohren 1 anliegen. Im Ausführungsbeispiel bedeutet das, daß die Lamellen 5 quer zu den Rohren 1 eine variierende Dicke erhalten (Fig. 1 und 2), indem ihre Breitseiten 5a im Bereich der Rohre 1 mit über deren Länge erstreckten, konkaven Vertiefungen 5b versehen werden. Diese nehmen im Ausführungsbeispiel bei der Stapelbildung die breiten Wandabschnitte 2 der Rohre 1 auf und haben daher wie diese eine im wesentlichen ovale bzw. parabelförmige Kontur. Außerdem ist die Anordnung vorzugsweise so getroffen, daß die Krümmungsradien der Vertiefungen 5b etwas größer als die der Rohre 1 im Bereich der breiten Wandabschnitte 2 sind (Fig. 2, linke Hälfte). Werden die Lamellen 5 daher durch die Seitenteile 9 mit einer gewissen Vorspannung gegen die Rohre 1 gepreßt (Fig. 2, rechte Hälfte), dann werden diese dadurch in eine etwas flachere Form gedrückt und breitflächig in einen guten wärmeleitenden Kontakt mit den die Vertiefungen 5b bildenden Flächen der Lamellen 5 gebracht, wie aus einem Vergleich der linken und rechten Hälfte der Fig. 2 klar erkennbar ist. Dabei ist klar, daß die Abstände von einander zugewandten Breitseiten 5a der Lamellen 5 größer als die quer zu den Breitseiten 2 gemessene Dicke der Rohre 1 sein sollte, damit eine ausreichend große elastische Anpreßkraft ausgeübt werden kann.

Die Vertiefungen 5b haben, wie insbesondere Fig. 1 zeigt, im montierten Zustand weiterhin die Wirkung einer Verschiebesicherung der Lamellen 5 gegen Verschiebungen quer zu den Rohrachsen, wodurch auch bei dünnen Wandstärken der verschiedenen Teile eine insgesamt stabile Blockbildung erreicht wird. Alternativ oder zusätzlich können die Rohre 1 zu diesem Zweck mit unterschiedlichen Wanddicken versehen werden. Außerdem können die Rohraußenwände und/oder die zugewandten Breitseiten 5a der Lamellen 5 zur Verbesserung des Wärmeübergangs mit einer Wärmeleitpaste belegt werden.

Besteht der Block abweichend von Fig. 3 aus in mehreren Ebenen angeordneten Rohren 1, dann sind jeweils beide entgegengesetzte Breitseiten 5a der Lamellen 5 mit den Vertiefungen 5b versehen. Dabei versteht sich, daß diese im Ausführungsbeispiel wie die Breitseiten 5a nicht kontinuierlich durchgehend sind (Fig. 1), sondern aus den an sie grenzenden Abschnitten der mäanderförmigen Aluminiumstreifen gebildet werden.

Bei der Anwendung einzelner Rohre 1 sind die mit den Rahmen 7 nach Fig. 3 erzielbaren Packungsdichten nicht optimal. Einerseits haben die Rundungen an den Schmalseiten der Rohre 1 zwangsläufig Toträume zur Folge, anderseits kann der Abstand der Rohre 1 in den Rahmen 7 nicht beliebig klein sein, da ausreichend Platz für den Abdicht- bzw. Schweißvorgang zur Verfügung stehen muß. Gemäß einem besonders bevorzugten Ausführungsbespiel der Erfindung (Fig. 4 bis 6) ist daher anstelle der Einzelrohre 1 wenigstens ein vorzugsweise einstückig hergestelltes Mehrrohr- bzw. Mehrkammerprofil 14 vorgesehen, das als Ganzes eine Ebene des Wärmeaustauscherblocks bildet. Das Mehrkammerprofil 14 enthält eine Mehrzahl von parallel und ohne Toträume nebeneinander liegenden Rohren 15, die in Fig. 4 oben und unten durch breite Seitenwände 16 und rechts und links durch schmale Stege 17 begrenzt sind und jeweils eine in sich abgeschlossene Kammer bzw. einen Kanal bilden. Je zwei benachbarte Rohre 15 haben dabei einen zwischen ihnen angeordneten Steg 17 gemeinsam. Die breiten, zwischen je zwei Stegen angeordneten Wandabschnitte 16 sind analog zu den Rohren 1 (Fig. 1) oval bzw. konvex nach außen gewölbt. Sind mehr Rohre 15 erforderlich, als den Kammern eines Mehrkammerprofils 14 entspricht, werden mehrere Mehrkammerprofile 14 nebeneinander oder entsprechend Fig. 5 und 6 in mehreren Ebenen übereinander angeordnet. Die Mehrkammerprofile 14 bestehen erfindungsgemäß aus Kunststoff und können kostengünstig z. B. durch Extrudieren hergestellt werden.

In weiterer Analogie zu Fig. 1 und 3 sind zwischen den einzelnen Mehrkammerprofilen 14 bzw. auf ihren beiden die breiten Wandabschnitte 16 bildenden Seiten jeweils aus Metall bestehende Lamellen 18 angeordnet, die z. B. wie die Lamellen 5 nach Fig. 1 bis 3 aus mäanderförmig gefalteten Aluminiumstreifen hergestellt sind, aber quer zu den Achsen der Rohre 15 eine durchgehend konstante Dicke nach Art einer planparallen Platte aufweisen. Außerdem sind die Mehrkammerprofile 15 an von den Lamellen 18 freigelassenen Enden 14a (Fig. 4) in Kunststoff-Rahmen 19 (Fig. 5) gehalten, die den Rahmen 7 nach Fig. 3 bis auf den Unterschied gleichen, daß sie Öffnungen 20 mit einer der Breite der Mehrkammerprofile 14 entsprechenden Länge aufweisen.

Wie Fig. 5 zeigt, wird ein aus wenigstens einem Mehrkammerprofil 14 und einer zugehörigen Lamelle gebildeter Stapel an der Ober- und ggf. auch Unterseite durch je ein Seitenteil 21 elastisch zu einem stabilen Wärmeaustauscherblock verspannt. Wenigstens eines der Seitenteile 21 ist zu diesem Zweck wie das Seitenteil 9a nach Fig. 3 im entspannten Zustand konvex vorgebogen, im montierten Zustand dagegen mit seinen Enden nach Art einer Blattfeder zu einer im wesentlichen planparallelen Platte geformt, indem seine Enden formschlüssig in entsprechenden Ausnehmungen 22 der Rahmen 19 aufgenommen sind. Im übrigen erstrecken sich die Seitenteile 21 zwischen den Rahmen 19 über die ganze Breite und Tiefe des Wärmeaustauschers (Fig. 5).

Bei der Anwendung des Wärmeaustauschers nach Fig. 4 und 5 auf Wäschetrockner strömt die Prozeßluft z. B. in Richtung eines Pfeils PL durch die Rohre 15, die Kühlluft dagegen in Richtung eines Pfeils KL durch die Lamellen 18.

Ein Mittel zur Verbesserung des Wärmeübergangs bzw. wärmeleitenden Kontakts besteht bei diesem Ausführungsbeispiel darin, daß jedes Mehrkammerprofil 14 eine Mehrzahl von nebeneinander angeordneten Rohren 15 enthält, wobei die konvexe Wölbung der einzelnen Breitseiten bzw. Wandabschnitte 16 so gewählt ist, daß diese bei der Montage aufgrund des elastischen Drucks in eine im wesentlichen ebene Form gedrückt werden (Fig. 6), wodurch sich eine innige Anlage zwischen den breiten Wandabschnitten 16 und den Breitseiten der Lamellen 18 und ein guter Wärmeübergang zwischen der Prozeßluftseite (Rohre 15) und der Kühlluftseite (Lamellen 18) ergeben. Wegen der geringen Breite, die jedem einzelnen Rohrabschnitt 15 ohne wesentliche Beeinträchtigung der gewünschten Funktion gegeben werden kann, besteht dabei nicht die Gefahr, daß sich die Breitseiten beim Andrücken der Lamellen 18 konkav durchbiegen, wie dies bei Anwendung eines einzelnen Rohrs 1 von der Größe eines Mehrkammerprofils 14 zwangsläufig der Fall wäre.

Die Montage des Wärmeaustauschers nach Fig. 4 und 5 erfolgt analog zu der nach Fig. 1 bis 3. Die Verbindung der Mehrkammerprofile 14 und der Rahmen 19 erfolgt dabei wie in Fig. 1 bis 3 zweckmäßig durch Schweißen.

Um zu vermeiden, daß sich die Lamellen 18 bei oder nach der Montage ungewollt quer zu den Rohren 15 verschieben, sind erfindungsgemäß zusätzlich Verschiebesicherungen vorgesehen. Zu diesem Zweck weisen die Mehrkammerprofile 14 an ihren in Fig. 4 und 5 rechten und linken Seitenflächen z. B. je einen ihre Höhe überragenden Haltesteg 23 auf, wie im linken Teil der Fig. 6 angedeutet ist. Diese Haltestege 23 legen sich im montierten Zustand von außen an die zwischen den Mehrkammerprofilen 14 liegenden Lamellen 18 an und verhindern dadurch deren seitliche Verschiebung. Alternativ können, wie im rechten Teil der Fig. 6 dargestellt ist, die rechten und linken Seitenflächen der Lamellen 18 mit ihre Höhe überragenden Haltestegen 24 versehen sein, die sich im montierten Zustand von außen an die zwischen den Lamellen 18 liegenden Mehrkammerprofile 14 anlegen und dadurch seitliche Verschiebungen der Lamellen 18 verhindern.

Im übrigen gilt für den Wärmeaustauscher nach Fig. 4 bis 6 dasselbe wie für den Wärmeaustauscher nach Fig. 1 bis 3.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 und 8 zeichnet sich gegenüber denen nach Fig. 1 bis 6 dadurch aus, daß erste und zweite Rohre 26, 27 in Form von Mehrkammerprofilen und erste und zweite Rahmen 28, 29 jeweils Baueinheiten bilden, die aus einstückig hergestellten Kunststoff-Spritzgußteilen bestehen. Zur Vereinfachung der Herstellung wird der Wärmeaustauscher dabei aus drei Teilen zusammengesetzt, nämlich dem ersten, z. B. vorderen Rahmen 28 und den daran befestigten ersten Rohren 26, dem zweiten, z. B. hinteren Rahmen 29 und den daran befestigten zweiten Rohren 27 sowie zwischen den Rohren 26, 27 anzuordnenden, hier wellenförmig oder auch entsprechend Fig. 4 bis 6 ausgebildeten Lamellen 30 mit durchgehend gleicher Dicke. Dabei stehen im Ausführungsbeispiel die Rohre 26 des vorderen Rahmens 28 senkrecht nach hinten und die Rohre 27 des hinteren Rahmens 29 jeweils senkrecht nach vorn ab, wobei sie jeweils koaxial auf Durchgänge 31 ausgerichtet sind, die die Rahmen 28, 29 durchsetzen, um die Rohre 26, 27 analog zu Fig. 3 und 5 mit an den Außenseiten der Rahmen 28, 29 anzuordnenden Sammelkästen od. dgl. verbinden zu können.

Bei der Darstellung nach Fig. 7 und 8 sind die ersten und zweiten Rohre 26 und 27 abwechselnd in unterschiedlichen Ebenen angeordnet, wobei in Fig. 7 der Rahmen 28 drei erste und der Rahmen 29 zwei zweite Rohrebenen bildet und jeweils eine Ebene von Rohren 27 zwischen zwei Ebenen von Rohren 26 angeordnet ist. Alternativ wäre es aber auch möglich, die Rohre 26, 27 so an den Rahmen 28, 29 zu befestigen, daß in jeder Ebene sowohl erste Rohre 26 des einen Rahmens 28 als auch zweite Rohre 27 des anderen Rahmens angeordnet sind.

Wie insbesondere Fig. 7 zeigt, weisen die Rohre 26 und 27 sich verjüngende Querschnitte auf, die im Bereich der zugehörigen Rahmen 28, 29 am größten sind und in Richtung ihrer freien Enden allmählich abnehmen. Dies erleichtert unter anderem die Entformung der Baueinheiten 26, 28 bzw. 27, 29 bei ihrer Herstellung durch Spritzgießen aus Kunststoff.

Zwischen den Durchgängen 31 weisen die Rahmen 28, 29 weitere Durchgänge 32 auf. Diese sind so bemessen und so geformt, daß sie die freien Enden derjenigen Rohre 26, 27 in sich aufnehmen können, die am jeweils anderen Rahmen 28, 29 befestigt sind. Werden daher die beiden aus dem Rahmen 28 und den Rohren 26 bzw. aus dem Rahmen 29 und den Rohren 27 bestehenden, jeweils einstückig hergestellten Baueinheiten in der aus Fig. 7 ersichtlichen Weise in Richtung von Pfeilen v, w aufeinander zu bewegt, bis die freien Enden der Rohre 26, 27 jeweils in die zugehörigen Durchgänge 32 der Rahmen 28, 29 eintreten, wird dadurch analog zu Fig. 1 bis 3 ein Block erhalten, bei dem die freien Enden der Einzelrohre 26, 27 und die Rahmen 28, 29 vorzugsweise durch Schweißen miteinander verbunden werden können.

Die Querschnittsverjüngungen der Rohre 26, 27 sind vorzugsweise durchweg gleichförmig. Dadurch ergeben sich nach dem Zusammenfügen der beiden Baueinheiten zwischen den Rohren 26, 27 Kanäle mit durchgehend im wesentlichen konstanter Höhe, was die Anordnung und gleichmäßige Anlage von Lamellen 30 mit durchgehend gleicher Dicke ermöglicht und erleichtert. Im übrigen ist klar, daß die Durchgänge 31, 32 nach Art eines Rasters so in den Rahmen 28, 29 verteilt angeordnet sind, wie es der Anordnung der an den Rahmen 28, 29 befestigten Rohre entspricht.

Als Mittel zur Verbesserung des Wärmeübergangs ist bei diesem Ausführungsbeispiel vorzugsweise eine solche Bemessung der Querschnittsverjüngungen der Rohre 26, 27 vorgesehen, daß beim Annähern der Rahmen 28, 29 in Richtung der Pfeile v und w die zuvor eingelegten Lamellen 30 analog zu den Ausführungsbeispielen nach Fig. 1 bis 6 quer zu den Rohren 26, 27 elastisch vorgespannt und dadurch mit diesen in einen guten wärmeleitenden Kontakt gebracht werden. Alternativ und zusätzlich könnte das Mittel darin bestehen, die Rohre 26, 27 analog zu Fig. 1 bis 6 mit trapezförmigen bzw. ovalen Querschnitten zu versehen, um ihre breiten Wandabschnitte zusätzlich elastisch zu verformen und/oder vorgebogene Seitenteile 33 vorzusehen, die formschlüssig in Ausnehmungen 34 der Rahmen 28, 29 gesteckt werden und den gesamten Block elastisch verspannen. Weiterhin kann vorgesehen sein, die Seitenteile 33 nur als übliche Endplatten und ggf. zur Verspannung der beiden äußersten Lamellen (z. B. 30a in Fig. 7) zu verwenden, die übrigen Lamellen 30 dagegen allein über die konische oder sonstige Form der Rohre 26, 27 mit diesen zu verspannen. Schließlich ist es möglich, die Mehrkammerprofile bzw. Rohre 26, 27 analog zu Fig. 1 bis 3 durch Einzelrohre zu ersetzen.

Im übrigen gilt für das Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 und 8 dasselbe wie für die Ausführungsbeispiele nach den Fig. 1 bis 6, wobei insbesondere zusätzliche Verschiebesicherungen vorgesehen werden können.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 9 und 10, in denen nur Teile eines Wärmeaustauschers dargestellt sind, erfolgt die elastische Verspannung dadurch, daß Wärmeleitelemente in Form von Leitblechen 36, die Öffnungen 37 aufweisen, mit diesen z. B. auf flachovale Rohre 38 aufgezogen werden, wobei erfindungsgemäß die Leitbleche 36 aus einem Metall wie z. B. Aluminium und die Rohre 37 aus Kunststoff wie z. B. einem Thermoplast bestehen. Als Mittel zur Verbesserung des Wärmeüberganges zwischen den Leitblechen 36 und Rohren 38 weisen die Öffnungen 37 durch einen Biegevorgang hergestellte, hochstehende Kragen 39 auf, die im entspannten Zustand um Winkel, die kleiner als 90° sind, von den Leitblechen 36 abstehen und daher schräg in die Öffnungen 37 ragen. Dagegen werden die Außenquerschnitte der Rohre 38 mit einem gewissen Übermaß im Hinblick auf die Innenquerschnitte der Kragen 39 hergestellt, damit die Kragen 39 beim Einführen der Rohre 38 in die Öffnungen 37 elastisch aufgespreizt und federnd an die Außenwände der Rohre 38 angelegt werden, wodurch ein guter Wärmeübergang sichergestellt wird. Dabei können die Kragen 39 in Umfangsrichtung durchgehend ausgebildet oder auch nur teilweise, z. B. im Bereich der breiten Wandabschnitte der Rohre 38 vorgesehen sein.

In Fig. 9 und 10 nicht dargestellte Rahmen aus Kunststoff können analog zu Fig. 1 bis 8 ausgebildet sein und durch Schweißen mit den Rohren 38 verbunden werden. Außerdem können die Rohre 38 analog zu Fig. 4 bis 6 durch Mehrkammerprofile realisiert sein.

Ein Vorteil des Ausführungsbeispiels nach Fig. 9 und 10 besteht darin, daß die vorgespannten Seitenteile entfallen können.

Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, daß auf der Seite der Rohre (z. B. Prozeßluftseite) glatte und damit gegen Verschmutzungen unempfindliche Flächen, auf der Seite der Lamellen bzw. Leitbleche (z. B. Kühlluftseite) dagegen große Wärmeaustauschflächen mit hoher Wärmeleitung in den einzelnen Flächenabschnitten erhalten werden, wie es z. B. bei der Anwendung der beschriebenen Wärmeaustauscher in Wäschetrockern erwünscht ist.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, die auf vielfache Weise abgewandelt werden können. Das gilt z. B. für die im Einzelfall verwendeten Rohrformen, da die Rohre insbesondere mit anderen als den dargestellten Wölbungen und Querschnitten versehen werden können. Weiter können die Rohre bei Bedarf innen mit an sich bekannten, ihre Oberflächen vergrößernden Stegen od. dgl. versehen sein, die zwar im Hinblick auf ihre Wärmeleitung wenig nützen, ihnen aber eine erhöhte Stabilität verleihen können. Auch ist die Kombination von Einzelrohren und Mehrkammerrohren innerhalb eines und derselben Wärmeaustauschers möglich. Ferner hängen die Zahl der verwendeten Rohre und Lamellen bzw. Leitbleche und die Zahl der pro Wärmeaustauscher vorgesehenen Rohrebenen ganz von den Bedürfnissen des Einzelfalls ab. Anstelle der dargestellten, mäanderförmigen (rechteckigen) Lamellen können wellenförmige (abgerundete), dreieckförmige und andere Lamellen sowie Mischformen davon verwendet werden. Außerdem können die beschriebenen Wärmeaustauscher mit anderen als den dargestellten Verschiebesicherungen versehen werden und zusätzlich nicht dargestellte Abtropfkanten, Sammelrinnen od. dgl. für abtropfendes Kondenswasser aufweisen. Schließlich versteht sich, daß die verschiedenen Merkmale auch in anderen als den dargestellten und beschriebenen Kombinationen angewendet werden können.

Claims

Wärmeaustauscher, insbesondere für Kondensations-Wäschetrockner, mit einer Vielzahl von an ihren Enden abgedichtet in Öffnungen (6, 20, 32) von Rahmen (7, 19, 28, 29) befestigten Rohren (1, 15, 26, 27, 38) und einer Vielzahl von zwischen den Rohren (1, 15, 26, 27, 38) angeordneten Kanälen (4), in denen Wärmeleitelemente (5, 18, 30, 36) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Rahmen (7,19, 28, 29) und Rohre (1, 15, 26, 27, 38) aus Kunststoff bestehen, während die Wärmeleitelemente (5, 18, 30, 36) aus Metall hergestellt und durch elastische Verspannung wärmeleitend mit den Rohren (1, 15, 26, 27, 38) verbunden sind.
Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel aus gefalteten, aus Metall hergestellten Lamellen (5, 18, 30) bestehen, die an den Rohren (1, 15, 26, 27) zur Anlage kommende Breitseiten (z. B. 5a) aufweisen.
Wärmeaustauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (1) aus ovale Querschnitte aufweisenden Einzelrohren bestehen.
Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß er ein Mittel zur Verbesserung des Wärmeübergangs zwischen den Rohren (1, 15,26, 27, 38) und den Wärmeleitelementen (5, 18, 30, 36) aufweist.
Wärmeaustauscher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel an die Rohrform angepaßte Vertiefungen (5b) in den Breitseiten (5a) der Lamellen (5) enthält.
Wärmeaustauscher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen (5b) mit größeren Krümmungsradien als die Breitseiten (5a) ausgebildet sind.
Wärmeaustauscher nacheinander Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß übereinander gestapelte Lamellen (5) und zwischen deren Breitseiten angeordnete Rohre (1) einen Stapel bilden, der durch zwei an gegenüberliegenden Seiten angeordnete Seitenteile (9, 9a) elastisch verspannt ist.
Wärmeaustauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (15) durch Mehrkammerprofile (14) gebildet sind, die eine Mehrzahl von nebeneinander liegenden, parallelen Kammern aufweisen.
Wärmeaustauscher nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel nach außen gewölbte, den Lamellen (18) zugewandte Wandabschnitte (16) der Rohre (15) enthält.
Wärmeaustauscher nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen (18) eine im wesentlichen konstante Dicke aufweisen.
Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von abwechselnd übereinander gestapelten Lamellen (18) und dazwischen angeordneten Mehrkammerprofilen (14) einen Stapel bildet und der Stapel durch zwei an gegenüberliegenden Enden angeordneten Seitenteilen (21) elastisch verspannt ist.
Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenteile (9, 9a, 21) aus vorgebogenen, durch Formschluß in den Rahmen (7, 19) gehaltenen Platten bestehen.
Wärmeaustauscher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel Rohre (26, 27) mit in entgegengesetzten Richtungen sich verjüngenden Querschnitten enthält und die Lamellen (30) jeweils zwischen zwei Rohrebenen angeordnet sind und im wesentlichen konstante Dicken aufweisen.
Wärmeaustauscher nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die in einer Richtung verjüngten Rohre (26) mit ihren den größten Querschnitt aufweisenden Enden an einem ersten Rahmen (28) und die in entgegengesetzter Richtung verjüngten Rohre (27) mit ihren den größten Querschnitt aufweisenden Enden an einem zweiten Rahmen (29) befestigt sind und die Rahmen (28, 29) Durchgänge (32) zur Aufnahme der freien Enden der jeweils am anderen Rahmen (28, 29) befestigten Rohre (26, 27) aufweisen.
Wärmeaustauscher nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Verspannung der Lamellen (30) durch Einstecken und Befestigen der freien Enden der Rohre (26, 27) in die Durchgänge (32) der Rahmen (28, 29) erfolgt.
Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (26, 27) aus Einzelrohren oder Mehrkammerprofilen bestehen.
Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (26, 27) und die Rahmen (28, 29) zu zwei einstückig hergestellten Kunststoff-Spritzgußteilen zusammengefaßt sind.
Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (1, 15, 26, 27) durch Schweißen mit den Rahmen (7, 19, 28, 29) verbunden sind.
Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 2 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß er Verschiebungen zwischen den Rohren (1, 15) und Lamellen (5, 18) verhindernde Verschiebesicherungen (5b, 23, 24) aufweist.
Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeleitelemente aus elastisch auf die Rohre (38) aufgezogenen, aus Metall hergestellten Leitblechen (36) bestehen, die von den Rohren (38) durchragte Öffnungen (37) und diese umgebende Kragen (39) aufweisen.
Wärmeaustauscher nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel elastisch vorgespannte, durch die Rohre (38) aufspreizbare Kragen (39) enthält.
Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 2 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen (5, 18, 30) und/oder Leitbleche (36) aus Aluminium hergestellt sind.