DE10234238B4

DE10234238B4 - Wärmetauscher

Info

Publication number: DE10234238B4
Application number: DE10234238.5A
Authority: DE
Inventors: Dr. Dawoud Belal; Ralf Gasper; Johann-Ludwig Heim; Dr. Hocker Thomas; Dr. Lang Rainer; Frank Marth; Uwe Marx; Thorsten Miltkau; Ralf Prescha; Hartmut de Vries; Johann Wienen
Original assignee: Vaillant GmbH
Current assignee: Vaillant GmbH
Priority date: 2001-07-25
Filing date: 2002-07-19
Publication date: 2020-09-17
Anticipated expiration: 2022-07-20
Also published as: DE10234238A1

Abstract

Wärmetauscher (1) mit einer Platte (2) und einem an einer Stirnseite (3) anliegenden, ein in seiner Temperatur zu änderndes Fluid führenden, spiralartig angeordneten Rohr (4), wobei wenigstens ein Ende (5, 6) des Rohres (4) mittels eines Niederhalters (7) an die Platte (2) gedrückt ist, wobei der Niederhalter als Bügel (10) ausgebildet ist, der an wenigstens zwei Stellen das Rohr (4) gegen die Platte (2) drückt, und wobei drei Bügel (10) sternförmig von einem zentral an der Platte (2) gehaltenen Bolzen (9) ausgehend die Rohrspirale bis zur Plattenperipherie übergreifen.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Wärmetauscher gemäß dem einleitenden Teil des unabhängigen Patentanspruchs.
Solche Wärmetauscher sind als Adsorber/Desorber von Sorptionswärmepumpen zum Beispiel aus DE 100 33 972 A1 bekannt. Auch aus der DE 199 61 638 A1 und GB 2 302 727 A sind spiralförmige beziehungsweise aus US 3 726 258 A ebene Wärmeaustauscher bekannt. DE 33 16 538 A1 zeigt quaderförmige Plattenheizkörper, die über Niederhalter an einer Platte befestigt sind. Bei einer Wärmedehnung entsteht eine lineare Ausdehnung in der Ebene. Mehrere Rohrschellen drücken jeweils an genau einer Stelle. Auch EP 0 447 763 A1 zeigt mehrere Niederhalter, die jeweils an genau einem Punkt drücken. DE 199 33 820 A1 zeigt Abstandshalter mit Rohrklemmen, um schraubenförmigen Rohre auf konstantem Abstand zu halten.
Wärmetauscher als Adsorber/Desorber von Sorptionswärmepumpen bestehen aus einer Metall-Platte, die auf der einen Seite plan ist und auf der anderen Seite eine nutähnliche Ausnehmung aufweist, die vom Zentrum bis zur Peripherie in Form der Spirale verläuft. Ein derartiger spiralförmigen Wärmetauscher ist aus DE 100 33 972 A1 bekannt. In dieser Vertiefung ist eine Rohrschlange, gleichfalls als Spirale geformt, eingelagert, die zwei Enden aufweist, von denen das eine im Zentrum, das andere an der Peripherie liegt. Nach dem Stand der Technik war die Rohrschlange in ihrer ganzen Länge oder wenigstens in regelmäßigen Abständen an der Platte angeschweißt oder angelötet. Dies ist ein relativ teures Verfahren, der Wärmeübergang ist zudem unzureichend.
US 4 635 710 A zeigt einen mäanderförmigen Wärmetauscher, welcher von mehreren geraden Leisten auf eine Platte gedrückt wird.
Aus JP S62-162 827 A ist ein Wärmetauscher bekannt, bei dem Rohre in Wellen eines Wellbleches zur Befestigung gedrückt werden.
US 4 064 866 A zeigt ein Rohr eines Solarkollektors, welches über eine Klemmverbindung, welche aus dem Blech des Absorberblechs gefertigt wird, mit dem Absorberblech kraft- und formschlüssig verbunden wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetauscher der eingangs näher bezeichneten Art anzugeben, der einfach und billig zu fertigen ist und hierbei einen guten Wärmeübergang von Platte zu Rohrschlange verspricht.
Die Lösung der Aufgabe besteht in den kennzeichnenden Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs.
Hierdurch wird erreicht, daß durch das Festlegen der beiden Enden der Rohrschlange ein überraschend guter Wärmeleitungskontakt zwischen Platte und Rohr hergestellt wird, so dass es sich erübrigt, die Rohrschlange in irgendwelchen mittleren Bereichen an der Platte anzulöten oder anzuschweißen. Die Merkmale des unabhängigen Anspruchs bewirken eine Vereinfachung insoweit, als dass der Bügel mehrere Windungen der Spirale andrücken kann.
Die Anordnung der Bügel bewirkt ein Andrücken der Rohrschlange im mittleren Bereich der Rohrlänge.
Die Merkmale des abhängigen Patentanspruchs führen dazu, daß die Erfindung auch an einem mehrlagigen Wärmetauscher innerhalb eines Behälters gut angewendet werden kann.
Weitere Ausgestaltungen und besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele der Erfindung näher hervor.
Es zeigen:

1 einen Wärmetauscher in einer Ansicht auf ein auf einer Platte liegendes Rohr (Stand der Technik),
2 die erfindungsgemäße, besondere Form des Niederhalters,
3 eine Variante bei der die Platte selbst als Niederhalter dient (nicht zur Erfindung gehörend),
die 4 eine weitere Variante (nicht zur Erfindung gehörend) und
die 5 eine Variante eines mehrlagigen Wärmetauschers.

In allen fünf Figuren bedeuten die gleichen Bezugszeichen jeweils die gleichen Einzelheiten.
Die 1 zeigt den Stand der Technik. Ein Wärmetauscher 1 eines Kondensators oder Verdampfers einer Zeolith-Wärmepumpe weist eine als Zylinder ausgebildete Platte 2 und ein auf einer Stirnseite 3 des Zylinders angeordnetes spiralförmig aufgewickeltes Rohr 4 auf, das ein innen liegendes Ende 5 und außen liegendes Ende 6 aufweist. Die Enden 5 und 6 sind durch Niederhalter 7 und 8 gegen die Stirnseite 3 gedrückt. Diese Niederhalter sind als Blechbügel ausgebildet, die mit einem Bolzen 9 an der Stirnseite befestigt sind.
Die 2 zeigt eine Variante bezüglich der Niederhalter. Hier ist der Bolzen 9 zentral angeordnet und befestigt drei Bügel 10, die gemeinsam als Niederhalter 7 fungieren und die in einem Abstand von 120° im Bogen stehen.
Beim Ausführungsbeispiel gemäß 3 (nicht zur Erfindung gehörend) ist der Wärmetauscher 1 in einen Innenraum 11 eines Behälters 12 auf dessen Boden 13 gelegt. Hier dient der Boden 13 des Behälters 12 selbst als Niederhalter, er weist nämlich zwei Ausnehmungen auf, durch die die Enden 5 und 6 des Rohres 4 hindurchragen.
Die 4 (nicht zur Erfindung gehörend) zeigt hierzu eine weitere Variante. Hier ist nämlich der innere Rohranschluß 5 durch einen Mantel 14 des Behälters 12 geführt. Hier dient also der Mantel des Behälters als Niederhalter. Man kann beim Ausführungsbeispiel gemäß 4 erkennen, daß das Rohr Rechteckquerschnitt aufweist, während es in den Ausführungsbeispielen nach den 1 bis 3 Kreisringquerschnitt besitzt.
Beim Ausführungsbeispiel gemäß 5 ist der Wärmetauscher mehrlagig ausgebildet. Hier liegen drei Platten 2 übereinander, die je eine Rohrlage 4 tragen. Die Rohre können, wie dargestellt, Rechteckquerschnitt, Dreikantquerschnitt und Kreiszweieckquerschnitt aufweisen, was für alle Rohre einzeln, aber auch für die Gesamtheit aller Rohre gelten kann. Die einzelnen Platten 2 sind durch Distanzhalter 15 voneinander in der Höhe separiert. Von dem obersten Rohr ist das außen liegende Ende 6 durch den Behältermantel 14 nach draußen geführt, der also hier als Niederhalter dient. Das innen liegende Ende 5 dieses Rohres steht mit dem Rohr in der mittleren Ebene in Verbindung, während dieses Rohr mit dem auf dem Boden 13 nächstliegenden Rohr über die Verbindung der beiden außenseitigen Rohrenden 6 miteinander verbunden ist. Der innere Anschluß 5 des zuunterst liegenden Rohres ist durch den Behältermantel 14 nach draußen geführt. Bei allen Ausführungsbeispielen führt das Rohr 4 ein Fluid, das auch gasförmig sein kann und das aufzuheizen oder abzukühlen ist.

Claims

Wärmetauscher (1) mit einer Platte (2) und einem an einer Stirnseite (3) anliegenden, ein in seiner Temperatur zu änderndes Fluid führenden, spiralartig angeordneten Rohr (4), wobei wenigstens ein Ende (5, 6) des Rohres (4) mittels eines Niederhalters (7) an die Platte (2) gedrückt ist, wobei der Niederhalter als Bügel (10) ausgebildet ist, der an wenigstens zwei Stellen das Rohr (4) gegen die Platte (2) drückt, und wobei drei Bügel (10) sternförmig von einem zentral an der Platte (2) gehaltenen Bolzen (9) ausgehend die Rohrspirale bis zur Plattenperipherie übergreifen.
Wärmetauscher (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Wärmetauscher (1) in einem Behälter (12) übereinander angeordnet sind und dass die Rohre (4) der einzelnen Wärmetauscher (1) miteinander verbunden sind und die Rohrenden (5, 6) durch den Behältermantel (14) hindurch geführt sind.