DE102006061097A1 - Wärmetauscher - Google Patents
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Abstract
Ein Wärmetauscher umfasst eine Mehrzahl von in Reihe verbundenen plattenförmigen Wärmetauscherelementen (11). Wenigstens ein sich quer zu den Wärmetauscherelementen (11) erstreckendes Stabilisierungselement (15, 17) ist mit einer Mehrzahl von Kerben (16) versehen. In jede Kerbe (16) greift ein Wärmetauscherelement (11) ein.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wärmetauscher, insbesondere für den Einsatz als Verflüssiger oder Verdampfer in einem Haushaltskältegerät.
- Herkömmliche Haushaltskältegeräte in Cold-Wall-Bauweise haben im Allgemeinen einen Verdampfer in Gestalt einer großformatigen Platte, die an einer Rückwand des Kältegeräts zwischen Innenbehälter und Isolationsmaterialschicht angeordnet ist, sowie einen ebenfalls plattenförmigen Verflüssiger, der außen an der Rückwand des Geräts montiert ist. Bei beiden Wärmetauschern, dem Verdampfer wie auch dem Verflüssiger, findet ein Wärmeaustausch in einem Rohr zirkulierendem Kältemittel und Luft, entweder Umgebungsluft oder der Luft des Innenraums des Kältegeräts, statt. Die geringe Leistungsdichte der Wärmetauscher macht große Abmessungen erforderlich.
- Mit Hilfe von zwangsbelüfteten Wärmetauschern ist eine höhere Leistungsdichte realisierbar, doch müssen solche Wärmetauscher eine kompakte Bauform haben, um eine effiziente Zwangsbelüftung auf ihrer gesamten Ausdehnung zu ermöglichen. Eine solche kompaktere Bauweise ist realisierbar, indem mehrere plattenförmige Wärmetauscherelemente in einer paketartigen Anordnung zusammengefasst werden in der Luft in Zwischenräumen zwischen den Wärmetauscherelementen zirkulieren kann. Die mechanische Stabilität eines solchen Pakets ist allerdings gering, wenn die einzelnen Wärmetauscherelemente lediglich durch eine das Kältemittel führende Rohrleitung verbunden sind. Es besteht die Gefahr, dass eine Rohrleitung, die zwei Wärmetauscherelemente miteinander verbindet, abknickt oder dass aufgrund der geringen Formbeständigkeit der Paketanordnung der Einbau des Wärmetauschers an einer hierfür vorgesehenen und entsprechend einer gewünschten Gestalt des Wärmetauschers geformten Stelle erschwert ist. Zwar wäre es möglich, die Anordnung der Wärmetauscherelemente durch sich zwischen den Elementen erstreckende Verstrebungen zu versteifen, doch ist dies mit erheblichem Arbeitsaufwand und Kosten verbunden.
- Ziel der vorliegenden Erfindung ist, einen Wärmetauscher zu schaffen, der einen kompakten Aufbau mit guter Formstabilität verbindet.
- Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass bei einem Wärmetauscher mit einer Mehrzahl von in Reihe verbundenen plattenförmigen Wärmetauscherelementen ein sich quer zu den Wärmetauscherelementen erstreckendes, mit einer Mehrzahl von Kerben versehenes Stabilisierungselement vorgesehen ist, bei dem in jede Kerbe ein Wärmetauscherelement eingreift. So kann durch einfaches Zusammenstecken ein Wärmetauscher erhalten werden, dessen Elemente gegeneinander lagefixiert sind, so dass der gesamte Wärmetauscher formstabil ist und in einen für ihn vorgesehenen Montagehohlraum eng toleriert eingefügt werden kann.
- Die Reihenverbindung zwischen den Wärmetauscherelementen kann jeweils durch ein Rohr gebildet sein, das sich einstückig über die Wärmetauscherelemente und zwischen diesen erstreckt.
- Die Wärmetauscherelemente weisen vorzugsweise jeweils wenigstens eine randoffene Aussparung auf, in die das Stabilisierungselement eingreift. So ist ein Wärmetauscher mit besonders kompakter äußerer Gestalt realisierbar.
- Besonders bevorzugt ist, dass die Kerben des Stabilisierungselements einander auf zwei Seiten des Stabilisierungselements paarweise gegenüberliegend angeordnet sind und sich gegenüberliegende Ränder der Aussparung eines der Wärmetauscherelemente in die zwei Kerben eines Paares eingreifen. Die sich gegenüberliegenden Ränder erschweren ein versehentliches Abgleiten des Stabilisierungselements von den Wärmetauscherelementen.
- Ein in eine der Kerben eingreifender Abschnitt wenigstens eines der Wärmetauscherelemente ist vorzugsweise durch einen Rohrabschnitt dieses Wärmetauscherelements gebildet.
- Vorzugsweise ist ein solches Wärmetauscherelement in Art eines Drahtrohrverdampfers ausgeführt, d. h. es umfasst eine Mehrzahl von in Reihe verbundenen, sich in einer ersten Richtung erstreckenden Rohrstücken und eine Mehrzahl von mit den Rohrstücken zu einer Gitterfläche verbundenen Drähten. Eine randoffene Aussparung, die das Stabilisierungselement aufnimmt, kann an einem solchen Wärmetauscherelement durch einen der Drähte und zwei über die Gitterfläche überstehende und jeweils zwei der Rohrstücke verbindende Rohrbögen berandet sein.
- Um eine wirksame Stabilisierung zu erreichen, sind vorzugsweise zwei Stabilisierungselemente sich an entgegengesetzten Seiten der Wärmetauscherelemente gegenüberliegend angeordnet.
- Die Stabilisierungselemente vereinfachen die Anbringung der Wärmetauscherelemente in einem Gehäuse. Ein solches Gehäuse ist vorzugsweise an zwei Seiten offen, um eine Zwangsbelüftung zu ermöglichen. Ein Gebläse kann hierfür an einer der offenen Seiten des Gehäuses angebracht sein.
- Um – insbesondere bei Nutzung des Wärmetauschers als Verflüssiger – Abwärme des Wärmetauschers zu nutzen, können eine Decke und ein Boden des Gehäuses als Verdunstungsschalen ausgebildet sein.
- Die zwei Verdunstungsschalen sind zweckmäßigerweise durch einen Überlauf verbunden.
- Um Verdunstung in den Schalen zu fördern, kann ferner eine in eine der Verdunstungsschalen eintauchende Rohrschleife mit den Wärmetauscherelementen in Reihe verbunden sein.
- Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:
-
1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Kältegerätes, gesehen von der Rückseite seines Gehäuses her; -
2 eine schematisierte Ansicht der Verflüssigerbaugruppe des Kältegerätes aus1 ; -
3 eine perspektivische Ansicht des Verflüssigers; -
4 ,5 jeweils perspektivische Ansichten von Stabilisierungselementen des Verflüssigers; -
6 den Verflüssiger in Kombination mit den Stabilisierungselementen, einem Trockner und einer Heizschleife für eine Verdunstungsschale; -
7 eine perspektivische Ansicht des Oberteiles eines den Verflüssiger aufnehmenden Gestelles; und -
8 eine perspektivische Ansicht des Unterteiles des Gestelles. -
1 zeigt eine rückwärtige Ansicht eines Haushaltskältegerätes wie etwa eines Kühlschrankes oder eines Gefrierschrankes. Im Sockel des Gerätes befindet sich eine nach hinten, zum Betrachter hin offene Nische1 , durch die sich ein an den Seitenwänden des Gehäuses befestigter Querträger2 erstreckt. Auf diesem Querträger sind ein Verdichter3 und ein Verflüssigergehäuse4 montiert. Eine dem Verdichter3 zugewandte Seite des Gehäuses4 ist offen. An einer vom Verdichter3 abgewandten Seite ist das Verflüssigergehäuse4 durch eine Stirnwand5 bis auf einen Durchgang verschlossen, an dem ein Gebläse6 angeordnet ist. Die Stirnwand5 schließt einerseits dicht an eine Rückwand7 des Gehäuses4 an; andererseits berührt ein entgegengesetzter Rand der Stirnwand5 eine in der Figur nicht sichtbare vertikale isolierende Wand zwischen der Nische1 und dem Innenraum des Kältegerätes. - Eine Ansicht der Verflüssigerbaugruppe aus entgegengesetzter Richtung, bezogen auf das Kältegerätegehäuse von vorn, ist in
2 gezeigt. Wie man sieht, ist das Verflüssigergehäuse4 zur Gerätevorderseite hin offen, und ein Drahtrohrverflüssiger8 in seinem Inneren ist zu erkennen. Wie auch in der perspektivischen Ansicht des Verflüssigers in3 zu sehen, bildet ein Kältemittelrohr9 des Verflüssigers8 eine Mehrzahl von übereinander parallel angeordneten plattenartigen Abschnitten11 , in denen sich jeweils durch 180°-Bögen12 ,13 einstückig verbundene geradlinige Rohrstücke parallel zur Blickrichtung der2 erstrecken. Die plattenförmigen Abschnitte11 sind in an sich bekannter Weise durch an die geradlinigen Rohrstücke angelötete Drähte14 versteift, wobei die 180°-Bögen12 ,13 jeweils über die Ränder einer von den Rohrstücken und den Drähten14 gebildeten rechteckigen Gitterfläche überstehen. So weisen die plattenförmigen Abschnitte an entgegengesetzten Rändern jeweils mehrere Aussparungen auf, die jeweils durch zwei Rohrbögen12 oder13 und zwischen diesen Rohrbögen verlaufenden Draht begrenzt sind. Ein säulenförmiges Stabilisierungselement15 greift von der Vorderseite her in eine solche Aussparung zwischen zwei vorderen Bögen12 jedes plattenförmigen Abschnitts11 ein. Das Stabilisierungselement15 ist mit einer Mehrzahl von sich paarweise gegenüberliegenden Schlitzen16 versehen, in die jeweils Teile der benachbarten Bögen12 eines Abschnitts11 eingreifen. Ein entsprechendes Stabilisierungselement17 greift von der Rückseite her in eine entsprechende Aussparung zwischen hinteren Bögen13 der plattenförmigen Abschnitte11 ein. - Die Stabilisierungselemente
15 ,17 sind in den4 ,5 jeweils in perspektivischer Ansicht gezeigt. Sie sind Hohlkörper aus zwei entlang einer vertikalen Ebene zusammengefügten Schalen. Das Stabilisierungselement15 trägt an einer Außenseite einen vertikalen Steg18 , dessen Breite von oben nach unten zunimmt, so dass sich der Steg18 dicht an die die Nische1 vom Innenraum des Kältegerätes trennende, nicht völlig vertikale Wand anschmiegt. Das Stabilisierungselement17 trägt ebenfalls einen nach außen gerichteten, der Rückwand7 zugewandten Steg19 , der mittig unterbrochen ist, um der Kontur der Rückwand7 zu folgen. Beide Stabilisierungselemente15 ,17 tragen den Stegen18 bzw.19 gegenüberliegende in den Drahtrohrverflüssiger8 eingreifende Stege20 , die den freien Luftdurchgangsquerschnitt des Verflüssigers8 verringern und einen von dem Gebläse6 angetriebenen Luftstrom im Zentrum des Verflüssigers8 bündeln. -
6 zeigt eine perspektivische Ansicht des vollständigen Drahtrohrverflüssigers8 zusammen mit den aus seitlicher Richtung eingesteckten Stabilisierungselementen17 ,19 . An ein Ende des Rohres9 des Verflüssigers8 ist eine Trocknerpatrone21 in den Weg des Kältemittels eingefügt, das andere Ende ist durch eine sich unterhalb des Verflüssigers8 erstreckende Schleife22 verlängert. - Das den Verflüssiger
8 aufnehmende Gehäuse4 ist aus zwei in7 bzw.8 gezeigten Kunststoff-Formteilen zusammengesetzt. Das in7 gezeigte obere Formteil23 umfasst die Stirnwand5 , die Rückwand7 sowie eine als Verdunstungsschale24 ausgebildete Decke des Verflüssigergehäuses4 . Von der Stirnwand5 in vom Betrachter abgewandter Richtung einteilig abstehende hohle Zapfen25 dienen zur Positionierung des in7 nicht gezeigten Gebläses6 vor einer zentralen Öffnung26 der Stirnwand5 . Unterhalb der Öffnung26 springt eine horizontale Rippe27 ins Innere des Gehäuses4 vor. Sie dient zusammen mit einer komplementären Nut28 des in9 gezeigten unteren Formteiles29 zur Höhenfixierung des oberen Formteiles23 am unteren29 . - Am Boden der Verdunstungsschale
24 ist in der Nähe von deren hinterem Rand eine von einer Wand30 umgebene Öffnung45 gebildet. Die Wand30 , die etwas niedriger ist als der äußere Rand der Verdunstungsschale24 , definiert einen Überlaufwasserspiegel der Schale24 . Wenn Kondenswasser, das der Schale24 aus dem Inneren des Kältegerätes zugeführt wird, über die Oberkante der Wand30 steigt, fließt Wasser durch die Öffnung45 der Schale24 und an der dem Verflüssiger8 zugewandten und von ihm erwärmten Innenseite der Rückwand7 herab. Die Rückwand7 hat einen ins Innere des Verflüssigergehäuses4 vorspringenden mittleren Abschnitt31 , der an seinem unteren Rand mit einem unteren Abschnitt32 der Wand durch ein ansteigendes Wandstück33 verbunden ist. An der Rückwand7 herabfließendes Wasser kann somit den unteren Abschnitt32 der Wand7 nicht erreichen, so dass der untere Rand des mittleren Abschnittes31 eine Abtropfkante34 bildet, von der aus Wassertropfen direkt in eine von dem unteren Formteil29 gebildete Verdunstungsschale35 fallen. - Die Oberkanten von zwei vom Boden der Verdunstungsschale
35 abstehenden langgestreckten Rippen36 dienen als Auflagefläche für den Drahtrohrverflüssiger8 . Gekrümmte Rippen37 , die höher sind als die langgestreckten Rippen36 dienen als seitliche Anschläge, die die Position des Drahtrohrverflüssigers8 in horizontaler Richtung definieren. Zwei Haken38 sind vorgesehen, um Rohrabschnitte des untersten plattenförmigen Abschnittes11 des Drahtrohrverflüssigers8 zu hintergreifen und diesen so an der unteren Verdunstungsschale35 zu fixieren. Die Form und Platzierung der Rippen36 ,37 ist jeweils so gewählt, dass sie eine Platzierung der Schleife22 in Bodennähe der Verdunstungsschale35 zulassen. - Die bereits erwähnte horizontale Nut
28 ist durch eine Mehrzahl von auswärtsgerichteten Haken39 an einer in8 vom Betrachter abgewandten Stirnwand40 der Schale35 gebildet. Eine dem Betrachter zugewandte Außenwand41 der Schale35 weist eine Einbuchtung42 auf, deren Wände in zusammengefügtem Zustand in zwei Kerben43 des unteren Abschnittes32 der Rückwand7 eingreifen und so das obere Formteil23 abstützen. Ein in Höhe der Einbuchtung42 an der Außenwand41 gebildeter Haken44 ist vorgesehen, um in eine Öffnung45 des unteren Abschnittes32 einzugreifen und so die zwei Formteile23 ,29 aneinander zu verrasten.
Claims (15)
- Wärmetauscher mit einer Mehrzahl von in Reihe verbundenen plattenförmig angeordneten Wärmetauscherelementen (
11 ), gekennzeichnet durch wenigstens ein sich quer zu den Wärmetauscherelementen (11 ) erstreckendes, mit einer Mehrzahl von Kerben (16 ) versehenes Stabilisierungselement (15 ,17 ), bei dem in jede Kerbe (16 ) ein Wärmetauscherelement (11 ) eingreift. - Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die plattenförmigen Wärmetauscherelemente (
11 ) übereinander angeordnet sind. - Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Reihenverbindung zwischen den Wärmetauscherelementen (
11 ) durch ein Rohr (9 ) gebildet ist, das sich einstückig über die Wärmetauscherelemente (11 ) und zwischen diesen erstreckt. - Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Stabilisierungselement (
15 ,17 ) in eine randoffene Aussparung der Wärmetauscherelemente (11 ) eingreift. - Wärmetauscher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kerben (
16 ) des Stabilisierungselements (15 ,17 ) einander auf zwei Seiten des Stabilisierungselements (15 ,17 ) paarweise gegenüberliegend angeordnet sind und sich gegenüberliegende Ränder der Aussparung eines der Wärmetauscherelemente (11 ) in die zwei Kerben (16 ) eines Paares eingreifen. - Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein in eine der Kerben (
16 ) eingreifender Abschnitt wenigstens eines der Wärmetauscherelemente (11 ) durch einen Rohrabschnitt (12 ,13 ) des Wärmetauscherelements (11 ) gebildet ist. - Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Wärmetauscherelemente (
11 ) eine Mehrzahl von in Reihe verbundenen, sich in einer ersten Richtung erstreckenden Rohrstücken und eine Mehrzahl von mit den Rohrstücken zu einer Gitterfläche verbundenen Drähten (14 ) umfasst, und dass eine der randoffenen Aussparungen durch einen der Drähte (14 ) und zwei über die Gitterfläche überstehende und jeweils zwei der Rohrstücke verbindende Rohrbögen (12 ,13 ) berandet ist. - Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Stabilisierungselemente (
15 ,17 ) sich an entgegengesetzten Seiten der Wärmetauscherelemente (11 ) gegenüberliegen. - Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Stabilisieerungselement aus geschäumtem Kunsstsstoff, vorzugsweise eines geschäumten Polystyrol gebildet ist.
- Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauscherelemente (
11 ) in einem an zwei Seiten offenen Gehäuse (4 ) aufgenommen sind. - Wärmetauscher nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass an einer der offenen Seiten (
5 ) des Gehäuses (4 ) ein Gebläse (6 ) angebracht ist. - Wärmetauscher nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Decke und ein Boden des Gehäuses (
4 ) als Verdunstungsschale (24 ,35 ) ausgebildet sind. - Wärmetauscher nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Verdunstungsschalen (
24 ,35 ) durch einen Überlauf (30 ,45 ) verbunden sind. - Wärmetauscher nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine in eine der Verdunstungsschalen (
35 ) eintauchende Rohrschleife (22 ) mit den Wärmetauscherelementen (11 ) in Reihe verbunden ist. - Kältegerät mit einem Wärmetauscher nach einem der Ansprüche
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R005 | Application deemed withdrawn due to failure to request examination |
Effective date: 20131224 |