Wärmeaustauscher, insbesondere Verdampfer für Kältemaschinen. Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmeaustauscher, insbesondere auf einen Verdampfer für Kältemaschinen und besteht darin, dass längslaufende Rohre einerseits durch federnde, schraubenförmig gewundene Querrohre und anderseits durch starre, den Abstand zwischen den längslaufenden Roh ren festlegende Rohre miteinander verbun den sind. Die starren Rohre können inner halb der Schraubenwindungen der federnden Rohre angeordnet sein.
Ein solcher Wärme- austauscher kann so hergestellt werden, dass zunächst in das erste längslaufende Rohr die starren Rohre eingeschweisst werden und hernach die schraubenförmig gewundenen, federnden Rohre über die starren Rohre ge stülpt und in die im ersten längslaufenden Rohr vorgesehenen Offnungen eingeschraubt werden, worauf die starren Rohre mit dem zweiten längslaufenden Rohr verschweisst und sodann die federnden Rohre wieder zu rückgeschraubt werden, bis sie in die im zweiten längslaufenden Rohr vorgesehenen Öffnungen einmünden, wonach sie schliess- lich in dieser Lage mit den beiden längslau fenden Rohren verschweisst werden.
Als weitere Ausbildung können zur Zu führung .des frischen Wärme- bezw. Kälte trägers Einspritzrohre vorgesehen sein, wel che aus dem Innern des ersten längslaufen den Rohres in die federnden Rohre so ein geführt sind, dass der in .diese eingespritzte Wärme- bezw. Kälteträger den nicht ver dampften, im zweiten längslaufenden Rohr ausgeschiedenen und durch die starren Rohre in das erste längslaufende Rohr zurück geströmten flüssigen Teil des Wärme- bezw. Kälteträgers erneut in die federnden Rohre mitreisst und der dabei nicht verdampfte Teil wiederum aus dem zweiten längslaufenden Rohr durch die starren Rohre in das erste längslaufende Rohr zurückströmt.
Ein Beispiel des Erfindungsgegenstandes, welches als Verdampfer einer Kältemaschine ausgebildet ist, ist auf der Zeichnung sche matisch dargestellt.
Die wagrecht angeordneten längslaufenden Rohre 1 und 2 sind durch die schraubenförmig gewundenen, als Steigrohre ausgebildeten, federnden Querrohre 3 und durch die im In nern der Schraubenwindungen angeordneten, als Fallrahre ausgebildeten .starren Rohre 4 miteinander verbunden. Die Zuführung eines frischen Kälteträgers erfolgt durch ein zum untern wageechten Rohr 2 parallel angeord netes Rühr 5, aus welchem der frische Kälte träger durch zum Teil im Innern des untern wageechten Rohres 2 verlaufende Rohre 6 zu den Einspritzrohren 7, welche in das un tere Ende der Steigrohre 3 einmünden, ge leitet wird.
Der Kälteträger wird aus den Einspritz- rohren 7 in die Steigrohre 3 eingespritzt, welche der Strömung des Kälteträgers eine unveränderliche, gleichmässige Steigung und Krümmung entgegensetzen. Der Kälteträger gelangt, nachdem er in den Steigrohren 3 teilweise verdampft ist, wodurch die Um gebung des Verdampfers abgekühlt wird, in das obere wageechte Rohr 1; der verdampfte Teil des Kälteträgers wird aus diesem ab geführt, der nicht verdampfte Teil scheidet sich vom dampfförmigen Teil ab und gelangt durch die Fallrohre 4 wieder in das untere wageechte Rohr 2.
Sobald der im untern wageechten Rohr 2 gesammelte flüssige Kälteträger bis an die Anschlussstelle der Steigrohre 3 gestiegen ist, wird dieser durch die Strahlwirkung des aus den Einspritzrohren 7 ausströmenden fri schen Kälteträgers wieder in die Steigrobre 3 mitgerissen, so dass ein ständiger Umlauf des flüssigen Kälteträgers entsteht.
Zur Herstellung dieses Verdampfers wer den vorteilhafterweise zuerst in die beiden wageechten Rohre 1 und 2 -die Anschluss- öffnungen für die Steigrohre 3 und die Fall rohre 4 vorgebohrt, worauf die Fallrohre 4 an das untere wageechte Rohr 2 ange schweisst werden. Über die angeschweissten Fallrohre werden alsdann die schraubenför mig gewundenen Steigrohre 3 gestülpt und mit ihrem untern Ende in die im untern wageechten Rohr 2 vorgesehenen Öffnungen eingeführt. Zufolge der schraubenförmigen Windung der Steigrohre können diese so weit in das untere wageechte Rohr 2 ein geschraubt werden, dass oben genügend Platz entsteht, um .die Fallrohre 4 mit dem obern wageechten Rohr 1 an den dort vorgesehenen Bohrungen zu verschweissen.
Nachdem durch diese Verschweissung der Abstand zwischen beiden wageechten Rohren festgelegt ist, können die Steigrohre 3 wieder so weit zu rückgeschraubt werden, dass ihr oberes Ende in .die im obern wageechten Rohr 1 vor gesehenen Öffnungen einmündet, worauf die Enden der Steigrohre 3 mit den wageechten Rohren verschweisst werden.
Wärmeaustauscher nach der Erfindung haben den Vorteil, dass .die längslaufenden Rohre durch .die starren Rohre zu einem starren Gebilde zusammengefügt sind, und dass sich .durch entsprechende Bemessung der schraubenförmig gewundenen Rohre eine grosse wärmeaustauschende Oberfläche erzie len lässt und auf das starre Gebilde keine zu sätzlichen Spannungen durch die schrauben förmig gewundenen Rohre ausgeübt werden. Ferner steht der Strömung des durch die Steigrohre 3 aufsteigenden Kälteträgers bei Verdampfern der beschriebenen Art eine un veränderliche Steigung entgegen, so dass im Verlauf der Strömung keine Änderungen eintreten. Der daraus sich ergebende Strö mungswiderstand bleibt deshalb auf einen Mindestwert beschränkt.
Durch die in schrä ger Richtung erfolgende Einführung des Dampfflüssigkeitsgemisches in das obere wageechte Rohr 1 wird ferner .der dampf- förmige Teil vom noch nicht verdampften Teil getrennt, so dass der flüssige Teil durch die Fallrohre wieder zurückströmen kann und ein besonderer, ausserhalb des Verdampfers angeordneter Flüssigkeitsabscheider deshalb entbehrlich wird.
Es wird ferner bei Wärmeaustauschern nach der Erfindung erreicht, dass nur eine Mindestzahl von .Schweissungen erforderlich ist. Die schraubenförmig gewundenen Rohre werden zweckmässig in der Weise gewunden, dass eine ganze Rohrlänge zwischen den bei den längslaufenden Rohren eingepasst wer- den kann und somit Abfälle vermieden wer den. Für die Schweissstellen entsteht bei der Herstellung des Wärmeaustauschers genü gend Zwischenraum für eine leichte Zugäng lichkeit mit den Schweisswerkzeugen. Die einzelnen Rohrelemente., insbesondere längs laufende Rohre (1 und 2) werden durch die Verminderung der Schweissstellen geschont, die Schweissstellen lassen sich leichter über prüfen.
Trotz der Einschränkung an Schweissstellen ist es möglich, eine grosse Wärmeaustauschfläche in einem kleinen Raum unterzubringen. Die durch den Wärmeübergang am meisten beanspruchten Rohre 3 können sich zufolge ihrer schrau benförmigen Windungen so dehnen, dass un zulässige Dehnungsspannungen vermieden werden. Dieser Vorteil kommt besonders dann zur Geltung, wenn durch die nachgie bigen und durch die starren Rohre ein ra scher Umlauf des Wärme- bezw. Kälteträ gers unterhalten ist, wobei der Wärmeüber gang durch die Rohrwandungen und somit auch die durch die Temperaturunterschiede bedingten Dehnungen erhöht werden.
Bei andern, von der in der Zeichnung dargestellten Ausführung abweichenden Ausführungen kann der Umlauf auch durch die Wirkungen der Wärmeübertragung in den Rohren allein aufrecht erhalten werden, so da.ss die Anordnung besonderer Einspritz- rohre erspart wird. In gewissen Fällen kann natürlich auch nur einem Teil der schrau benförmig gewundenen Querrohre ein star res Rohr zugeordnet sein. Unter Umständen kann der frische Wärme- bezw. Kälteträger auch nur in einen Teil der schraubenförmi gen Rohre eingespritzt werden.
Es können natürlich auch mehrere solcher Wärmeaus- tauscher zueinander parallel geschaltet wer den. Schliesslich können die starren Rohre gegen Wärmedurchgang, zum Beispiel durch Luft, isoliert werden. Die Isolierung kann zum Beispiel auch dadurch geschehen, dass die starren Rohre von einem evakuierten Raum umgeben werden. Die starren Rohre können von einem zweiten Rohr umgeben sein, wobei der entstehende Ringraum eva- kuiert wird.
In den evakuierten Raum kann ein Mittel eingeführt werden, das eindrin gende Gase oder Dämpfe absorbiert oder a.d- sorbiert, um auch beim Betrieb von kleinen Undichtheiten, von porösen Stellen oder der gleichen das Vakuum im Raum aufrecht zu erhalten.
Heat exchangers, in particular evaporators for refrigerating machines. The invention relates to a heat exchanger, in particular to an evaporator for refrigeration machines, and consists in the fact that longitudinal tubes are connected to one another on the one hand by resilient, helically wound transverse tubes and on the other hand by rigid tubes defining the distance between the longitudinal tubes. The rigid tubes can be arranged within the screw turns of the resilient tubes.
Such a heat exchanger can be manufactured in such a way that the rigid tubes are first welded into the first longitudinal tube and then the helically wound, resilient tubes are slipped over the rigid tubes and screwed into the openings provided in the first longitudinal tube, whereupon the rigid pipes are welded to the second longitudinal pipe and then the resilient pipes are screwed back again until they open into the openings provided in the second longitudinal pipe, after which they are finally welded in this position to the two longitudinal pipes.
As a further training can lead to .des fresh warmth or. Cold carrier injection tubes may be provided, wel che from the inside of the first longitudinally running the tube into the resilient tubes are guided so that the heat respectively injected into them. The refrigerant is the non-evaporated, excreted in the second longitudinal pipe and flowed back through the rigid pipes into the first longitudinal pipe liquid part of the heat or. The refrigerant is entrained again into the resilient tubes and the part that has not evaporated in the process flows back from the second longitudinal tube through the rigid tubes into the first longitudinal tube.
An example of the subject of the invention, which is designed as an evaporator of a refrigeration machine, is shown cally on the drawing.
The horizontally arranged longitudinal tubes 1 and 2 are connected to one another by the helically wound, resilient cross tubes 3 designed as riser tubes and by the rigid tubes 4 arranged in the nern of the screw turns and designed as drop tubes. The supply of a fresh refrigerant is carried out by a parallel angeord to the lower scale tube 2 arranged agitator 5, from which the fresh cold carrier through partially inside the lower scale tube 2 extending tubes 6 to the injection tubes 7, which in the lower end of the Risers 3 open, ge is directed.
The refrigerant is injected from the injection pipes 7 into the riser pipes 3, which oppose the flow of the refrigerant with an invariable, uniform slope and curvature. The coolant arrives after it has partially evaporated in the riser pipes 3, whereby the area around the evaporator is cooled, in the upper weight-real pipe 1; the evaporated part of the refrigerant is discharged from this, the non-evaporated part separates from the vaporous part and passes through the downpipes 4 back into the lower, true-to-scale pipe 2.
As soon as the liquid coolant collected in the lower, real pipe 2 has risen to the connection point of the riser pipes 3, it is swept back into the riser 3 by the jet effect of the fresh coolant flowing out of the injection pipes 7, so that the liquid coolant circulates continuously .
To produce this evaporator, who advantageously first pre-drilled the connection openings for the riser pipes 3 and the downpipes 4 into the two true-to-scale pipes 1 and 2, whereupon the downpipes 4 are welded to the lower true-to-scale pipe 2. The screw-shaped riser pipes 3 are then slipped over the welded-on downpipes and inserted with their lower end into the openings provided in the lower end of the pipe 2. As a result of the helical winding of the riser pipes, they can be screwed so far into the lower, true-to-scale pipe 2 that there is enough space at the top to weld the downpipes 4 to the upper, true-to-scale pipe 1 at the holes provided there.
After the distance between the two real pipes is determined by this welding, the riser pipes 3 can be screwed back so far that their upper end opens into the openings in the upper real pipe 1, whereupon the ends of the riser pipes 3 with the real ones Pipes are welded.
Heat exchangers according to the invention have the advantage that .the longitudinal tubes are joined together by .the rigid tubes to form a rigid structure, and that, by appropriate dimensioning of the helically wound tubes, a large heat-exchanging surface can be achieved and the rigid structure does not allow any Additional stresses are exerted by the helically wound tubes. Furthermore, in evaporators of the type described, the flow of the refrigerant rising through the riser pipes 3 is opposed by an unchangeable gradient, so that no changes occur in the course of the flow. The resulting flow resistance therefore remains limited to a minimum value.
Due to the inclined introduction of the vapor-liquid mixture into the upper, true-to-scale pipe 1, the vapor-shaped part is also separated from the not yet vaporized part, so that the liquid part can flow back through the downpipes and a special one arranged outside the vaporizer Liquid separator is therefore unnecessary.
It is also achieved in heat exchangers according to the invention that only a minimum number of .Schweissungen is required. The helically wound pipes are expediently wound in such a way that a whole length of pipe can be fitted between the pipes running longitudinally and thus waste is avoided. During the manufacture of the heat exchanger, there is sufficient space for the welding points for easy accessibility with the welding tools. The individual pipe elements, in particular pipes (1 and 2) running longitudinally, are spared by reducing the number of weld points, and the weld points can be checked more easily.
Despite the restriction on welding points, it is possible to accommodate a large heat exchange surface in a small space. The tubes 3 most stressed by the heat transfer can expand due to their helical windings so that unacceptable expansion stresses are avoided. This advantage comes into its own when, due to the flexible and rigid pipes, a rapid circulation of the heat or. Cold carrier is entertained, the heat transfer being increased through the pipe walls and thus also the expansion caused by the temperature differences.
In other designs that differ from the design shown in the drawing, the circulation can also be maintained by the effects of the heat transfer in the tubes alone, so that the arrangement of special injection tubes is saved. In certain cases, of course, a rigid tube can be assigned to only part of the cross tubes, which are wound in the form of a screw. Under certain circumstances, the fresh heat or. Coolant can also only be injected into part of the screw-shaped tubes.
Several such heat exchangers can of course also be connected in parallel to one another. Finally, the rigid pipes can be insulated against the passage of heat, for example through air. The insulation can also take place, for example, in that the rigid pipes are surrounded by an evacuated space. The rigid tubes can be surrounded by a second tube, with the resulting annular space being evacuated.
An agent can be introduced into the evacuated space that absorbs or a.d- sorbs penetrating gases or vapors in order to maintain the vacuum in the space even when operating small leaks, porous areas or the like.