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Rohrschlangen-Wärmeaustauscher ' Die Erfindung betrifft einen Rohrschlangen-Wärmeaustauscher,
insbesondere Rohrschlangen-Verdampfer, für Kühleinrier tungen, bestehend aus mindestens
einer Rohrschlange (Verdampfet welche mindestens zwei Anschlußleitungen (Druck-
und Saugleitung) unterschiedlichen Strömungsquerschnittes für die Zu-und Ableitung
des wärmetauschenden Mediums besitzt, von denen mindestens eine mit den Anschlußstellen
des Wärmeausta:usders gasdicht verlötet oder verschweißt ist. Bei den bekannten
Rohschlangen-Wärmeaustauschern, insbesondere Rohrschlangen-Verdampfern für Kühleinrichtungen
- z.B. für Haushaltskühlschränke - hat man bislang stets das eine Ende der Rohrschlange
des `Wärmeaustaüschers mit einer Dt-uckleitung für die Zuführung des in aller Regel
verflüssigten wärmetauschenden Mediums (z.B. Frigen)_und das andere Ende der Rohrschlange
mit einer Saugleitung für das Absaugen des im Regelfalle verdampften wärmetauschenden
Mediums verbunden. Dieser Grundaufbau bietet sich bei Rohrschlangen-Wärmeaustauschern-deshalb
von selbst an, weil mit den beiden offenen Enden der Rohrschlange zwei Anschlußöffnungen
zum Anschließen zweier Leitungen vorhanden sind. Infolgedessen ist man bislang von
diE sein Grundaufbau bei Rohrschlangen-Wä.rineaustauschern sowie insbesondere auch
bei Rohrschlangen-Verdampfern für Kühleinrichtungen nicht abgegangen.
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Derartige für Kühleinrichtungen verwendete Rohrschlangen-Verdampfer
besitzen jedoch den Nachteil, daß die niedrige Temperatur des in der Rohrschlange
verdampften Kältemittels nicht bzw. nur in ungenügendem Maße zur Kühlung des meist
in einem Verdichter verflüssigten und dann warmen Kältemediums aus ge
nutzt
werden kann. Infolgedessen werden derartige Rohrschlangen-Verdampfer nur in geringem
Umfang eingesetzt und sind daher für leistungsfähige Kälteeinrichtungen bislang
nicht verwendet worden. Man hat zwar bereits vorgeschlagen, bei derartigen Rohrschlangen-Verdampfern
die in der Regel einen -geringeren Strömungsquerschnitt besitzende, das relativ
warme flüssige Kältemittel führende Druckleitung um die im Querschnitt relativ größere,
das relativ kalte dampffürrnige Kältemittel führende Saugleitungen schraubenlinienförmig
herumzuwickeln oder aber an dieser anzulöten. Im ersteren Falle ergibt sich zwischen
Druck- und Saugleitung lediglich eine linienförmige Berührung, 4jelehe sich überdies
in den meisten Fällen lockert. Infolgedessen ist der Wärmeübergang z:iischen den
beiden Leitungen. nur gering und die niedrige Temperatur des dampfförmigen Kältemittels
:jird nur unzulänglich zur Kühlung der Druckleitung ausgenutzt. Im zweiten Felle
ist der Wärmeübergang zgischen der Druck- und Saugleitung zwar etwas besser, jedoch
wird dieser Vorteil mit einer sehr komplizierten und aufwendigen und daher teueren
Herstellungs-:leise erkauft, -was bei derartigen Rohrschlangen-Verdampfern, die
in außerordentlich großen Stückzahlen hergestellt werden, entscheidend ins Gewicht
fällt. Ein anderer, zum Stande der Technik gehörender Vorschlag geht dahin, die
zum Einspritzen des verflüssigten Kältemittels in den Rohrschlangen-Verdampfer dienende,
meist als Kapillar- bzw. Drosselrohr ausgebildete Druckleitung vor dem Eintritt
in den Verdampfr auf einem kurzen Längenabschnitt in einen im Querschnitt vergrößerten
Teil der Saugleitung einzuführen. Der innerhalb der Saugleitung liegende Längenabschnitt
der Druckleitung ist hierbei wendelförmig aufgerollt bzw. aufge,zickelt. Der sich
daran anschließende Teil der Druckleitung ist dann wieder aus der Saugleitung herausgeführt
und an seinem vorderen Ende mitden beiden endseitigen Anschlußöffnungen des Rohrschlangen-Verdampfers
verbunden. Bei dieser bekannten Anordnung erfolgt nur auf einem verhältnismäßig
kurzen Längenabschnitt der Saugleitung ein Wärmeaustausch zwischen Druck-und
Saugleitung,
so daß das zwischen diesen beiden Leitungen vorhandene Temperaturgefälle ebenfalls
nur in unzulänglicher er-Weise ausgenutzt wird. Außerdem hält die Saugleitung durch
die zur Unterbringung des wendelförmig aufgewickelten Teiles der Druckleitung erforderliche
Querschnittsvergrößerung sowie durch die benötigten Öffnungen für das Ein- und Ausführen
der Druckleitung eine verhältnismäßig komplizierte Ausbildung, was ebenfalls die
Herstellung des Verdampfers verkompliziert und verteuert. Es ist ferner bekannt,
bei Rohrschlangen-Verdampfern Drück- und Saugleitung auf dem überwiegenden Teil
ihrer Länge parallel zueinander zu führen und mit einer aus einem gut wärmeleitenden
Material bestehenden Umwicklung zu versehen. Die Druckleitung kann hierbei außerdem
auf einem geringen Teil ihrer Länge innerhalb der Saugleitung angeodnet werden,
jedoch wird sie vor dem Eintritt in den Verdampfer wieder aus der Saugleitung herausgeführt
und@an die eine der beiden endseitigen Anschlußöffnungen der Rohrschlange angeschlossen.
Durch die Umwicklung von Druck- und Saugleitung mit einer Folie aus einem gut wärmeleitenden
Material ergibt sich zwar eine Verbesserung des Wärmeüberganges zwischen Druck-
und Saugleitung, jedoch ist die Herstellung einer derartigen Umwicklung verhältnismäßig
umständlich und kostspielig, so daß sie für die meisten Anwendungsfälle nicht in
Frage kommt. Außerdem ist es verhältnismäßig schwierig, eine derartige Verbundleitung
unter Aufrechterhaltung eines ausreichenden Berührungskontaktes zwischen Druck-
und Saugleitung in die bei Kälteeinrichtungen erforderlichen Formen zu biegen. Aber
auch bei dieser bekannten Bauart ist die Druckleitung in der bislang bei Rohrschlangen-Wärmeaustauschern
allgemein üblichen Weise mit ihrem vorderen Ende (Einspritzende) mit der einen endseitigen
Öffnung der Rohrschlange verbunden, während an das andere Ende der Rohrschlange
in der üblichen . ,leise die Saugleitung angeschlossen ist.
Sämtlichen
bislang bekanntgewordenen Rohrschlangen-Wärmeaustauschern haftet somit der Nachteil
an, daß zwei Anschlußstellen am Rohrschlangen-Wärmeaustauscher für das Anschließen
der Saug- und Druckleitung benötigt werden und daß man zwei verhältnismäßig lange
getrennte Anschlußleitungen erhält, wodurch das Installieren derartiger, insbesondere
als Verdampfer für Kühleinrichtungen ausgebildeter Wärmeaustauscher erschwert wird.
Auch in den Fällen, in denen diese Leitungen durch Umwicklungen, Löten od. dgl.
an ihrer Außenseite miteinander verbunden sind, sind stets zwei voneinander getrennte
Leitungen für die Zuführung und die Ableitung des wärmetauschenden Mediums vorhanden.
Darüber hinaus lassen sich diese Leitungen nicht nur wenn sie durch Umwicklungen,
sondern auch wenn sie durch Löten oder dgl. miteinander verbunden sind, nur schlecht
biegen, wodurch das Installieren derartiger Rohrschlangen-Wärmeaustauscher erheblich
verschwert wird. Bei Platten-Wärmeaustauschern, und zwar Aluminiumverdampfern für
Kühleinrichtungen, ist es xxxx bereits bekannt, einen sogenannten Einrohranschluß
zu verwenden, bei dem das im Querschnitt größere der beiden Anschlußrohre(Saugrohr)
in eine Anschlußöffnung des Verdampfers eingeschweißt wird und das im Querschnitt
kleinere, durch diese AnschluBöffnung hindurch in das Innere einer der Kammern bzw.
Kanäle eingeführt und im Bereich seines inneren Rohrendes durch Zusammendrücken
der dieses Rohr umschließenden Kammer festgeklemmt sowie gegebenenfalls nachträglich
durch eine Schweißüng oder Lötung mit diese verbunden wird. Da bei derartigen Platten-Wärmeaustauschern
die einzelnen Kammern und Kanäle durch Auspressungen bzw. Sicken der aufeinander
geschweißten oder miteinander verlöteten Bleche gebildet werden, ist bei diesen,Platten-Wärmeaus--tauschern
das Bestreben verständlich, mit nur einer Anschlug- .. öffnung für die Saug- und
Druckleitung auszukommen. Bei Rohrschlangen-Wärmeaustauschern liegen jedoch
die Verhältnisse . wesentlioh anders, da bei ihnen mit den beiden endseitigen Mündungen
der Rohrschlange von vornherein zwei Öffnungen des Wärmeaustals,4?Aexg-,Nqrhgr%dgn
sind, an die man bislang
glaubte, die Druck- und Saugleitung als
getrennte Anschlußleitungen anschließen zu müssen. Die Erfindung hat sich die Aufgabe
gestellt, die den bekannten Rohrschlangen-Wärmeaustausehern, insbesondere Rohrschlangen-Verdampfern
für Kühleinrichtungen, anhaftenden Nachteile zu beseitigen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß
dadurch gelöst, daß bei diesen Rohrschlangen-Wärmeaustauschern ein bei Plattenverdampfern
an sich bekannter Einrohranschluß verwendet wird, bei delchem mindestens ein Anschlußrohr
mit relativ kleinem Strömungsquerschnitt (Innen- oder Einspritzrohr) mindestens
in seinem, sich an den Rohrschlangen-Wärmeaustauscher anschließenden Längenbereich
innerhalb des den relativ größeren Strömungsquerschnitt aufweisenden Ansehlußrohres
(Außen- oder Saugrohr) angeordnet und durch dessen Anschlußstelle am Rohrschlangen-Wärmeaustauscher
hindurch in das Innere desselben hineinragt und mit einer im Abstand von der Anschlußstelle
des Außenrohres angeordneten inneren Anschlußstelle des Wärmeaustauschers wenigstens
annähernd gasdicht verbunden ist. Hierdurch ergibt sich zunächst der Vorteil, daß
das zur Leitung des verflüssigten Kältemediums dienende Innerz- oder Einspritzrohr
(Druckleitung) auf dem größten Teil seiner Länge innerhalb des den relativ größeren
Strömungsquerschnitt aufweisenden Saugrohres angeordnet werden kann, wodurch sich
eine intensive Kühlung des Einspritzrohres auf dem größten Teil seiner Länge erreichen
läßt. Die niedrige Temperatur des dampfförmigen Kältemediums wird hierdurch bestmöglich
zur Kühlung des dem Verdampfer zugeführten warmen verflüssigten Kältemittels ausgenutzt.
Hierdurch ergibt sich eine bemerkenswerte Verbesserungcbs Wirkungsgrades gegenüber
den bekannten Rohrschlangen-Wärmeaustausehern, so daß der erfindungsgemäß vorgeschlagene,
insbesondere als Verdampfer für Kühleinrichtungen dienende Rohrsehlangen-Wärmeaustauscher
hinsichtlich seines Wirkungsgrades gegenüber den bekannten Plattenverdampfern mit
Einrohransehluß in nichts zurücksteht. Gegenüber diesen Plattenverdampfern zeichnen
sich die erfindungsgemäß vorgeschlagenen Rohrschlangen-Verdampfer jedoch durch wesentlich
geringere Herstellungskosten aus.
Während man bislang geglaubt hat,
bei Rohrsehlangen-.üärmeaustauschern, insbesondere Rohrschlangen-Verdampfern,-mindestens
zwei Anschlüsse zum Anschluß des Saug- und Einspritzrohres verwenden zu müssen,
ist bei dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Rohrschlangen-Wärmeaustauscher infolge
der Anwendung eines Einrohranschlusses lediglich eine einzige . Anschluß--telle
sowohl für das Saug- als auch für das Einspritzrohr vorhanden. Hierdurch braucht
im Gegensatz zu den bekannten Rohrschlangen-;Järmeaustauschern lediglich eine einzige
Anschlußstelle abgedichtet zu werden, was insbesondere-in den Fällen, in denen beispielsweise
Frigen oder Freon als wärmetauschendes Medium verwendet wird, von nicht zu unterschätzender
Bedeutung ist, da die Anschlußstelle wegen des hohen Durchdringungsvermögens derartiger
Kältemedien absolut dicht ausgebildet werden muß. Eine derartige Dichtheit läßt
sich nur durch größtmögliche Sorgfalt beim Schweißen oder Löten erreichen, so daß
derartige'Verbindungsstellen lediglich von besonders geschulten Fachkräften hergestellt
werden können. Da bei dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Rohrschlangen--4ärmeaustauscher
lediglich eine einzige derartige Verbindungsstelle des Einrohranschlusses mit dem
Rohrschlangen-Wärmeaustauscher vorhanden ist, wird die Herstellung desselben entsprechend
vereinfacht, was sich naturgemäß vorteilhaft auf die Herstellungskosten des gesamten
Wzrmeaustauschers niederschlägt. Außerdem Kird hierdurch die Anzahl derjenigen Stellen,
an denen besonders leicht Störungen oder Schäden auftreten können, um die Hälfte
verringert,_was nicht nur eine Verringerung der Ausschußquote bei der Herstellung,
sondern auch eine Erhöhung der Lebensdauer des Wärmeaustauschers zur Folge hat.
S.chließlic h werden durch die Zusammenfassung beider Anschlußleitungen zu einer
einzigen Anschlußstelle die Möglichkeiten zu einer vollautomatischen Herstellung
des Verdampfers wesentlich ' verbessert, :vährend die nach der Herstellung erforderlichen
Qualitätskontrollen und Überprüfungen erheblich vereinfacht werden. -
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfin-_ dung ist das Außenrohr mit einer
Kammer von gegenüber dem Außenrohr wesentlich größerem Strömungsquerschnitt (Sammelkammer
oder Dampfdom) gesdicht verbunden, wobei diese Kammer mindestens zwei weitere Anschlußöffnungen
für den gasdichten Anschluß des Einspritzendes und@des Austrittsendes des Rohrschlangen-Wärmeaustauschers
aufweist. Besonders bei Rohrschlangen-Verdampfern für Kühleinrichtungen ergibt sich
hierdurch der Vorteil, daß innerhalb der Dampfsammelkammer bzw. des Dampfdomes gegebenenfalls
noch eine gewisse Nachverdampfung stattfinden kann, so daß über die Saugleitung
kein flüssiges Kältemittel abgesaugt werden kann. In den Fällen, in denen die Rohrschlange
mit einer langgestreckten Kammer (Sammelkammer oder Dampfdom) ausgerüstet ist, empfiehlt
es sich, die Anschlußstellen für das Innen- und Außenrohr (Einspritz- und Saugrohr)
im Bereich@der entgegengesetzten Enden der Dampfsammelkammer vorzusehen und das
Innenrohr auf ganzer Länge durch die Dampfsammelkammer hindurchzufüh. ren. Hierdurch
lassen sich im Bereich des Wärmeaustausehers Biegungen oder Knickstellen der Saug-
und Einspritzleitung vermeiden, so daß diese an den Wärmeaustauscher in gerader
Länge heran- bzw. in dLesen hineingeführt werden können, so daß man mit verhältnismäßig
kurzen Anschlußleitungen auskommt. Es empfiehlt sich hierbei, die Anschlüsse für
das Außenrohr und fürcä.s Einspritzende des Rohrsehlangen-Wärmeaustauschers etwa
an dem gegenüberliegenden Ende der Sammelkammer bzw. des Dampfdomes anzuordnen,
während die Anschlußöffnung für das Ausströmende des Rohrschlangen-Wärmeaustauschers
etwa im mittleren Längenbereich der Sammelkammer in diese einmündet.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist das verdampferseitige
Ende des Saugrohres mit dem Eintritts- und Austrittsende des Rohrschlangen-Wärmeaustauschers
durch ein T förmiges Anschlußstüek.verbunden. Hierbei empfiehlt es sich, die Sammelkammer
bzw. den Darrlfdom im Längsschnitt etwa T-förmig auszubilden. Bei dieser Ausführungsfarm
ergibt sich der Vorteil;
daß auf ein besondexxrz Anschlußstück verzichtet
werden kann, da hierfür die Sammelkammer bzw. der Dampfdom selbst dient. In den
Fällen,-in denen die Sammelkammer bzw. der Dampfdom als gesonderter Bauteil ausgebildet
ist, der mit dem Eintritts-und Austrittgende des Rohrschlangen-Wärmeaustauschers
bzw., der Saugleitung durch Schweißen oder Löten verbunden wird, kommt man in diesem
Falle mit nur drei Schweiß- bzw. Lötnähten aus, da lediglich das Einspritz- bzw.
Austrittsende des Rohrschlangen-Wärmeaustauschers sowie das Saugrohr mit der Sammelkammer
bzw. dem Dampfdom verbunden werden muß. Bei einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform
mündet die Anschlußöffnung des Ausströmendes des Rohrschlangen-Wärmeaustauschers
etwa rechtwinklig zu den Anschlußöffnungen für das Saugrohr und das Einspritzende
des Wärmeaustauschers in die Sammelkammer bzw. den Dampfdom ein. Dabei ist das Innenrohr
auf einem mit Abstand von seinem inneren Rohrende angeordneten, vorzugsweise kurzen
Längenabschnitt seines Umfanges mit der Innenwandung des bis annähernd auf den Außenquerschnitt
des Innenrohres verengten Einspritzendes des Rohrschlangen-Wärmeaüstauschers mindestens
annähernd gasdicht verbunden. In manchen Fällen kann es indessen zweckmäßig sein,
das Innenrohr auf einem im Abstand von seinem inneren Rohrende angeordneten, vorzugsweise
kurzen Längenabschnitt seines Umfanges durch ein Dichtelement gegenüber der Innenwandung
des Einspritzendes des Rohrschlangen-Wärmeaustauschers wenigstens annähernd gasdicht
abzudichten. Das Dichtelement kann hierbei einerseits mit dem Einspritzende des
Rohrschlangen-Wärmeaustauschers und andererseits mit der zugeordneten Öffnung der
Sammelkammer bzw. des Dampfdomes gasdicht verlötet oder verschweißt sein. Dabei
empfiehlt es sich, daß das Dichtelement aus einem gut löt- bzw. schweißbaren Material,
z.B. Kupfer, Stahl, Aluminium od. dgl. besteht. Vorteilhaft ist es in der Regel,
das Dichtelement aus dem gleichen Werkstoff wie den'Rohr; schlangen-Wärmeaustauscher
und die Sammelkammer bzw. den Dampfdom herzustellen. Dadurch wird eine Schweißung
oder Lötung wesentlich erleichtert. In manchen Fällen kann es zweckmäßig seit wenn
das Dichtelement aus einem flexib.len,alterungsbeständigen-Kunststoff besteht und
sich unter elastischer Vorspannung
sowohl gegen die Außenfläche
des Innenrohres als auch gegen die Innenfläche des Einspritzendes des Rohrschlangen-Wärmeaustauschers
mindestens annähernd gasdicht abstützt.
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Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung springt das Einspritzende
des Rohrschlangen-Wärmeaustauschers bis etwa, im mittleren Längenbereich der Dampfsammelkammer
bzw. des Dampfdomes vor, wobei die Innenwand der Mündung des Einspritzendes des
Wärmeaustauschers gegenüber der Außenwand des Einspritzrohres mindestens annähernd
gasdicht abgedichtet ist und das Einspritzende des Wärmeaustauschers im Abstand
hiervon mit der zugeordneten Ansehlußöffnung der Sammelkammer bzw. des Dampfdomes
verschweißt oder verlötet ist. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, daß die Abdichtung
der Mündung des Einspritzendes des Wärmeaustauschers gegenüber dem Einspritzrohr
vor dem endgültigen Zusammenbau des Wärmeaustauschers leicht nochmals überprüft
werden kann, wodurch sich Dichtungsfehler vermeiden lassen. Es ist zweckmäßig, das
Einspritzende des Rohrschlangen-Wärmeaustauschers in die zugeordnete Öffnung der
Sammelkammer einzusetzen und mit dieser an seiner Außenmantelfläche gasdicht zu
verschweißen oder zu verlöten. Eine andere Möglichkeit besteht darin, das Einspritzende
des Wärmeaustauschers auf einen Befestigungsansatz der Sammelkammer bzw. des Dampfdomes
aufzuschieben und damit gasdicht zu verlöten oder zu verschweißen. In manchen Fällen
kann es zweckmäßig sein,'wenn die Sammelkammer bzw. der Dampfdom auf der einen Stirnseite
die Ansehlußüffnung für das Einspritzende des Rohrschlangen-Wärmeaustausehers und
auf der anderen Stirnseite zwei etwa parallel zueinander angeordnete Anschlußöffnungen
für den Anschluß des Ausströmendes des Rohrschlangen-Wärmeaustauschers aufweist.
Zweckmäßigerweise erhält hierzu die Sammelkammer bzw. der Dampfdom im Längsschnitt
die Form eines Hosenrohres. Eine derartige Sammelkammer bzw. ein Dampfdom läßt sich
beispielsweise in einfacher Weise durch Einziehen eines Hohlkörpers auf der einen
Seite und auf der anderen Seite durch Zuquetschen herstellen, derart, daß hierdurch
auf einer Seite eine und auf der andere Seite zwei Anschlußöffnungen gebildet werden.
Außerdem können die mit den etwa parallel zueinander angeordneten Anschlußöffnungen
zu verbindenden Rohrabschnitte in einer Wärme verlötet oder verschweißt werden.
Das
Außenrohr kann entweder an die hierfür vorgesehene Anschlußöffnung des lärmeaustauschers
bzw. der Sammelkammer stumpf angelötet oder angeschweißt, in die Anschlußöffnung
eingeschoben und dann verschweißt bzw. gelötet oder über diese geschoben und verschweißt
bzw. verlötet werden.
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Es ist jedoch auch möglich, das Außenrohr in geringem Abstand von
seiner dampfsammelkammerseitigen Stirnseite auf einem vorzugsweise geringen Längenabschnitt
einen merklich vergrößerten, vorzugsweise wulstartigen Außenquerschnitt zu . geben
und mit seinem zwischen diesen und der Quersehnittsvergrcißerung liegenden Endabschnitt
in die rohrförmige Ansehlußstelle der Sammelkammer eingreifen zu lassen und mit
dieser im Bereich der Querschnittsvergrößerung gasdicht zu verlöten oder zu verschweißen.
Eine derartige, wulstartige Vergrößerung des Außenquerschnittes läßt sich beispielsweise
durch Anstauchen des verdampferseitigen Endabschnittes des Saugrohres erzielen.
Insbesondere in den Fällen, in denen sovc.l die Saugleitung als auch der Rohrschlangen-Verdampfer
bzw. die mit diesem verbundene Sammelkammer bzw. Dampfdom aus Aluminium bestehen,
ergibt sich hierdurch der Vorteil, daß beim Anschweißen des Saugrohres an die dafür
vorgesehene Anschlußöffnung sich keinerlei Verengungen des Strömungsquerschnittes
des Saugrohres durch Schweißperlen oder dgl. ergeben. Außerdem ermöglicht die wulstartige
Aüfweitung eine gute Elektrodenführung, was beim Schweißen von Aluminium von besonderem
Vorteil ist. Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung besteht die Sammelkammer
bzw. der Dampfdorn, der Rohrschla.ngen-Wärmeaustauscher und das Außenrohr - mindestens
im Bereich seines wärmeaustauscherseitigen Anschlusses - z.B. aus Aluminium, während
das Innenrohr aus Kupfer besteht. In aller Regel ist es zweckmäßig, das Innenrohr
in einem um ein Mehrfaches seine Querschnittsabmessung übersteigenden Abstand von
der Anschlußöffnung am Rohrschlangen-Wärmeaustauscher aus dem Außenrohr herauszuführen.
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In der Zeichnung ist die Erfindung an mehreren Ausführungsbeispielen
veranschaulicht: Es zeigen:
Fig. l bis 9 verschiedene Ausführungsformen
eines gemäß der Erfindung ausgebildeten Rohrschlangen-Verdampfers für Kühleinrichtungen
einschließlich seiner Anschlußleitungen, schematisch, teils im Schnitt und teils
in der Draufsicht, Fig. 10 den Anschluß eines Saugrohres an einen Rohrsehlangen-Wärmeaustauscher,
schematisch im Schnitt und Fig. 11 eine für nicht bzw. schlecht miteinander verschweiß-
bzw. verlötbare Werkstoffe bestimmte Verbindung zwischen Saugleitung und Rohrschlangen-Wärmeaustauscher
bzw. Sammelkammer, gleichfalls schematisch im Schnitt. Die Erfindung ist in der
Zeichnung anhand von Rohrschlangen-Verdampfern für Kühleinrichtungen - z.B. für
Kühltruhen bzw. Kühlschränke - veranschaulicht. Bei den aus den Fig. 1 bis 9 ersichtlichen
Ausführungsbeispielen sind mit 1 bzw. 2 die z.8. zu einem nicht dargestellten Kompressor
führenden Anschlußleitungen bezeichnet. Die Anschlußleitung 1 (Außenrohr) besitzt
einen wesentlich größeren Strömungsquerschnitt als die Anschlußleitung 2 (Druck-,
Innen- oder Einspritzrohr), die innerhalb des Außenrohres. angeordnet ist. Von den
Ansehlußleitungen 1, 2 dient die erstere zum Absaugen des in einem Rohrschlangenverdampfer
3 verdampften Kältemittels, z.8. Frigen, während durch die Anschlußleitung 2 das
im Kompressor verflüssigte Kältemittel dem Verdampfer 3 zugeführt wird. Der Rohrschlangen-Verdampfer
3 besitzt in der Praxis eine verzweigtere und vielgestaltigere Ausbildung als dies
aus der Zeichnung ersichtlich ist.
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Bei den aus den Fig. 1 bis 8 ersichtlichen AusfUhf-ungsformenist dem
Verdampfer 3 eine Sammelkammer bzw.
ein Dampfdom 4 zugeordnet,
der einen wesentlich größeren Strömungsquerschnitt als die Saugleitung 1 bzu @ die
Ri2hrsehlange des Verdampfers 3 aufweist und der bei den Ausführungsformen nach
den Fig. 1 bis 6 und $ als besonderer Bauteil ausgebildet ist, während bei der Ausführungsform
nach Feg - 7 diese Sammelkammer 4 mit der Rohrschlange des Verdampfers 3 einstüokig
. ausgebildet und vorzugsweise durch. Aufblähen bzw. Aufweitzn des hierfür vorgesehenen
Endes gebildet .ist.
| Die Sammelkammer 11 besitzt bei den AusffIärungsf ormen |
| nach den Fig. 1 bis 5 sowie 7 drei Anschlußstellen 4a., 4b,
4e. |
| Mit den Ansohlußstellen 4a bzw. 4b sind bei den Ausführungsfor- |
| men nach den Fig. 1 bis 5 die Enden (Ein-spritz- und Austritts- |
| ende 3a bzw. 3b des ßohrsohlangeu-Verdampfers 3 özxroh Sehweiß- |
| bzw. . Lötnähte 5 bztq r 6 nach außen gasdseht verbunden. Bei
der |
| Ausführungsform nach Fig. 2 ist zwischen dem Einspritzende
3a |
| -des Rohrschlangen-Verdampfers 3 und der diesen zugeordneten |
| Anschlußstelle 4a der Sammelkawürer 4 ein besvnder es Dichtele- |
ment 7 eingeschalte t ,, dessen Funktionsweise nachstehend noch beschrieben wird.
| Die Ansahlußstellen 4a und 4-b mrden bei den Ausfüh- |
| rungsformen nach F i;g s 1 sowie 3 bis 5 und 7 etfa reoht"wi
nklig |
| zueinander in den Dampfdom 4, während die fnsehlußstelle 4e |
| auf der dem Einspritzende 3a etwa koaxial gegenüberliegenden |
| Seite des Dampfdomes % vorgesehen ist. An diese Ansohlußstelle |
| 4c ist die Saugleitung 1 durch eine Schweiß- oder Lnaht la |
| nach augen hin gasdicht angeschlossen. Durch diese Anordnung
. |
| der Anzehlußs tellere 4a bis 4e erhält der Dampfdom der Aus
m |
| führungformen nach Fig. 1 sowie 3 bis 5 und 7 im.n;>soanif@t |
| etwa die Form eins großen T. Hierdurch ergibt sich der Vor- |
teil, daß für den Anschluß des Einspritz- und .Austrittsendes 3a bzw. 3b des Rohrschlangen-Verdampfers
3 bei diesen Ausführungsformen kein besonderes Ansohlußstück vorgesehen zu werden
braucht. Wie die Fig. 1 bis 5 sowie 7 erkennen lassen, verläuft bei diesen Ausführungsformen
das Einspritzrohr 2 durch
die Ansehlußstelle 4c des Dampfdomes
4 bis in das Einspritzende 3a des Rohrschlangen-Verdampfers 3. Das Innenrohr 2 ist
im Abstand von seinem inneren Rohrende 2a bei diesen Ausführungsformen auf einem
kurzen Abschnitt seines Umfanges wenigstens annähernd gasdicht abgedichtet. Hierzu
ist bei der Ausführungsform nach Fig. 1 das Einspritzende 3a des Rohrschlangen-Verdampfers
3 auf einem kurzen Längenabschnitt 3c bis etwa auf den Außendurchmesser des Innenrohres
2 verkleinert, was beispieleweise durch Zuquetschen des hierfür vorgesehenen Abschnittes
des Einspritzendes 3a des Rohrschlangen-Verdampf erJ/haoh Einschieben des Innenrohres
2 erreicht werden kann. Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist das innere Ende\2a
des Einspritzrohres 2 im Bereich der Anschlußstelle 4a des Dampfdomes durch das
aus einem gut schweißfähigen Material, z.B. Aluminium, Kupfer, Stahl od. dgl. bestehende
Dichtelement 7 abgedichtet. Hierzu kann das Dichtelement 7 mit einer entsprechend
engen Paßbohrung versehen-werden, in welche das Einspritzrohr 2 mit seinem inneren
Ende 2a eingeschoben wird und hierdurch mindestens annähernd gasdicht abgedichtet
ist. Der Dampfdom besitzt die Form eines Hosenrohres, wobei die Anschlußstellen
4e, 4b für das Saugrohr 1 bzw. das Austrittsende 3b im Abstand sowie etwa parallel
zueinander angeordnet sind. Die Ansehlußstelle 4a ist auf der diesen Anschlußstellen
gegenüberliegenden Seite der Sammelkammer angeordnet. Ähnlich ist bei der Ausführungsform
nach Fig.3 verfahren, bei der die Anschlußstelle 4a des Dampfdomes 4 als Ansatz
des Dampfdomes ausgebildet ist und eine mit einer-engen Passung versehene Bohrung
aufweist, in welche das Innenrohr eingeschoben ist und hierdurch auf seinem Umfang
wenigstens annähernd gasdicht abgedichtet wird. Die Abdichtung des Einspritzrohres
2 auf seinem inneren Ende 2a wird bei der Ausführungsform nach Fig. 4 dadurch herbeigeführt,
daß das Einspritzende 3a des Ruhrschlangen-Verdampfers 3 etwa bis in den mittleren
Längenbereich der Sammelkammer 4 hineingeführt ist und an seiner Mündung 3d
bis
etwa aufcbri Außendurchmesser des Innenrohres 2 verkleinert ist. Dieses kann dadurch
erreicht werden; daß nach dem Einschieben des Innenrohres 2 in die Mündung des Einspritzendes
3a des Rohrschlangen-Verdampfers 3 diese bis etwa auf den Außendurchmesser des Innenrohres
2 zugequetscht wird. Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, daß sich die Abdichtung
. an der Mündung vor der Fertigmontage des Wärmeaustauschers gut kontrollieren läßt.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 ist das Einspritzrohr 2 auf seinem inneren Ende
2a durch ein im Inneren des Einspritzendes 3a des Verdampfers 3 eingeschobenes konisches
Dichtelement 8 wenigstens annähernd gasdicht abgedichtet. Das Dichtelement besteht
bei dieser Ausführungsform aus einem elastischen Werkstoff; z.B. einem flexiblen
alterungsbeständigen Kunststoff und stützt sich sowohl gegen die Innenwandung des
Einspritzendes 3a als gegen die Außenwandung des inneren Endes 2a des Einspritzrohres
2 unter elastischer Vorspannung ab. In manchen Fällen kann es zweckmäßig sein, das
Dichtelement 8 mit dem Einspritzende 3a und/oder der Außenmantelfläche des Einspritzrohres
2 durch einen geeigneten Klebstoff od. dRl. zu verbinden. um hierdureh!die Dichtwirkung
| zu |
| des Dichtelementes 8/unterstützen. |
Eine ähnliche Ausführungsform zeigt die Fig. 'j, bei welcher die Abdichtung der
Innenmantelfläche des Einspritzendes 3a des Verdampfers 3 und der Außenmantelfläche
des inneren Endes 2a des Einspritzrohres 2 gegenüber der Sammelkammer 4 durch eire
stopfenf örmiges Dichtelement 9 gebildet ist, welches gleichfalls aus einem flexiblen
oder metallischen Werkstoff bestehen kann. Im Gegensatz zu der Ausführungsform nach
Fig. 5 Ist dieses Dichtelement 9 i: "h Art eines Hohlzylinders ausgebildet und kann
gegebenenfalls durch einen geeigneten Klebstoff mit der Iinienwandung des Einspritzendes
3a und/oder mit der Aufenmantelche des inneren Endes 2a des Einspritzrohres 2 mindestens
ierlclebt sein.
Wie die Fig. 6 erkennen läßt, ist bei dieser -
ün Gegensatz zu den Ausführungsformen nach den Fig. 1 bis 5 und 7, bei denen der
Dampfdom 4 als Anschlußstück dient -ein besonderes Anschlußstück 10 vorgesehen,
welches durch Ansahlußstellen 10a, 10b und lüc mit dem Saugrohr 1, dem Einspritzende
3a des Verdampfers 3 und dem Dampfdom 4 mittels Schweiß- bzw. Lötnähte 10d nach
außen kältemitteldicht verbunden ist. Die Anschlußstellen 10a und 10b sind auf gegenüberliegenden
Seiten sowie etwa koaxial zueinander vorgesehen, während die Anschlußstelle lüc
etwa rechtwinklig zu diesen beiden Ansehlußstellen in das Anschlußstück 10 einmündet.
Das Anschlußstück 10 erhält hierdurch im Längsschnitt etwa die Form eines großen
T. Im Gegensatz zu den Ausführungsformen nach den Fig. 1 bis 5 sowie 7, bei denen
das Einspritzrohr 2 die Sammelkammer 4 auf ganzer Länge durchsetzt und 3n das Einspritzende
3a des Rohrschlangen-Verdampfers einmündet, tritt bei der Ausführungsform nach Fig.
6 das Einspritzrcihr 2 durch die dem Saugrohr zugeordnete Ansehlußstelle 10a in
das Anschlußstück 10 ein, durchsetzt dieses auf ganzer Länge und mündet in das mit
der Anschlußstelle 10b des Anschlußstückes 10 verschweißte oder verlötete Einspritzende
3a des Rohrschlangen-Verdampfers 3. Das innere Ende 2a des Einspritzrohres 2 ist
bei dieser Ausführungsform - ähnlich wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1 - auf
seiner Außenmantelfläche
| a |
| durch Verengen des Einspritzend s/mindestens annähernd |
gasdicht abgedichtet. Während man insbesondere bei den Ausführungsformen nach den
Fig. 2 bis 5 sowie 7 bis 9 mit verhältnismäßig wenig Schweiß- bzw. Lötnähten auskommt,
ist zum Anschluß der Rohrschlange des Verdampfers 3 an das Ansahlußstück sowie die
Saugleitung 1 bei der Ausführungsform nach Pig. 6 in der Regel mindestens eine Schweiß-
bzw. Lötnaht mehr erforderlich,.
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Die Fig. 8 zeigt eine ähnliche Ausführungsforte wie die Fig. 6. Bei
der erstgenannten Ausführungsforte ist der Dampfdom 4 einerseits durch eine Schweiß-
oder Lötnaht
mit dem Austrittsende 3b des Rohrschlangen-Verdampfers
3 und andererseits mit dem über eine Abdichtstelle 11 des Einspritzrohres 2 hinaus
verlängerten Endabschnittes 3e der Rohrschlange des Verdampfers 3 kältemittelleitend,
jedoch nach . außen hin durch eine Schweiß- bzw. Lötnaht Tb dicht verbunden. Die
Abdichtstelle 11 ist ähnlich wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig-. 1 bzw. 6
ausgebildet. Zur Verbindung der Ansehlußstelle 4c des Dampfdomes 4 mit dem verlängerten
Endäbschnitt 3d des Rohrschlangen-Verdampfers 3 ist die Rohrschlange an der dafür
vorgesehenen Stelle mit einer Öffnung versehen, mit welcher die Anschlußstelle 4c
des Dampfdomes kältemittelleitend verbunden ist. Bei der Ausführungsform nach Fig.
8 ist die Anschlußäelle 4c in geringem Abstand von der dem verlängerten Endabschnitt
3d zugeke?rrten Mündungsstelle mit einer wulstartigen QuerschniUtsvergrößerung versehen
und greift auf einem geringen Längenabschnitt in die Anschlußstelle des verlängerten
Endabschnittes 3d ein. Im Bereich der wulstartigen Querschnittsvergrößerung liegt
die Schweiß- bzw. Lötnaht 1b.. Bei der Ausführungsform nach Fig. 9 ist kein Dampfdom
vorgesehen. Der Rohrschlangen-Verdampfer 3 ist vielmehr mit seinem Einspritzende
3a und seinem Austrittsende 3b unmittel bar an-ein T-förmiges Anschluß- bzw-. Verteilerstück
angeschlossen, dessen Strömungsquersehnitt,etwa dem des Verdampfers 3 entspricht..
Hierzu besitzt das Verteilerstück 2 etwa diametral gegenüberliegend sowie koaxial
zueinander angeordnete Anschlußöffnungen 12a, 12b sowie eine dazu rechtwinklig angeordnete
Anschlußstelle-12c, welche mit der Saugleitung 1 bzw. dem Einspritzende 3a und dem
Austrittsende 3b durch Schweiß- bzw. Lötnähte la bzw. 5,_ 6 nach außen hin kältemitteldicht
verbunden sind. Bei dieser AustUhrungsform läuft das Einspritzrohr 2 durch die Anschlusstelle
2a des.Verteilerstückes 12. sowie durch dessen ganze Liese hindurch in das-Einspritzende
3a des Verdampfers 3.. An seinem inneren Ende 2a#.ist@-das:Einspritzrohr ebenso
wie bei den zuvor behandelten .;--Au,sfühl,ungsbeispie-len und- insbesondere ähnlich
wie bei den '--Auzs>führ-Ungsformeri@ nach Fig. 1 und 6 durch Zuquetschen des Ein-.
spritzendes 3a .auf einen geringen Längenabschnitt seiner
Außenmantelfläche
30 mindestens annähernd gasdicht abgedichtet. -Die Fig. 10 und 11 veranschaulichen
Anschlußmöglichkeiten.des Saugrohres 1 an die Anschlußstelle 4c des Dampf-" domes
4 bzw. eines stattdessen oder zusätzlich vorgesehenen Anschlußstüekes. Bei der Ausführungsform
nach Fig. 10 ist das Saugrohr 1 um ein geringes Maßen die Anschlußstelle 4c eines
Dampfdomes hineingesetzt und durch eine Kehlschweiß-oder Lötnaht mit dieser verbunden,
während bei der Ausführungsform nach Fig. 10 das Verdampfersaugrohr 2 in 8pringem
Abstand von seiner verdampferseitigen Seite auf einem geringen Längenabschnitt eine
wulstartige Querschnittsvergrößerung 1d besitzt und mit seinem zwischen dieser Stirnseite
und der Quersehnittsvergrößerung 1d liegenden Endabschnitt in die rohrförmige Ansehlzßstelle
4c des Dampfdomes eingreift und mit dieser im Bereich der Querschnittsvergrößerung
1d kältemitteldicht verlötet oder verschweißt ist. Die letztere Ausführungsform
bietet vor-allem dann Vorteile, wenn es sich um schwer schweißbare Metalle handelt,
z.B. wenn das Verdampfersaugrohr 1 -und der Dampfdom oder der Verdampfer 3 aus Aluminium
bestehen. Selbstverständlich ist es auch möglich, die in den - Fig. 10 und 11 gezeigtenSchweiß-
bzw. Lötmöglichkeiten zur Verbindung zweier Rohrabschnitte auch an anderen .bellen,
beispielsweise zum Verschweißen bzw. zum Verlöten des Einspritz- oder Austrittsendes
des Rohrschlangen-Wärmeaustauschere 3 mit den dafür vorgesehenen Anschlußstellen
des Dampfdomes 4 oder des stattdessen oder zusätzlichvorgesehenen Verteilerstuckes
10 vorzusehen. Weiterhin ist es ohne weiteres möglich, die Abdichtung des inneren
Endes 2a des Einspritzrohres 2 durch eine Lötung oder Sehweißung zu ersetzen oder
zu verbessern. Beispielsweise könnte hierzu bei der in Zig. 1 gezeigten Ausführungsform
der etwa auf den Außendurchmesser -des Einspritzrohrea 2 verengte Querschnitt 3o
des Einspritzendes 3a des Rohrsahlangen-Verdampfers 3 noch durch eine .Lötung gegenüber
der Außenmantelfläche des Einspritzrohes 2 abgedichtet werden. Hierzu-brauehten
beispielsweise lediglich Lötfolien vor der Zuquetschung des hierfür vorgesehenen
Längen
absehnittes des Einspritzendes 3a mit eingelegt und diese
nach dem Zuquetschen auf Löttemperatur erwärmt werden. Durch die zwischen der Innenwandung
des Einspritzendes 3a und der Außenmantelfläche des Einspritzrohres 2 bestehende
Kapillarwirkeng wird das Lot dann in den zwischen diesen beiden Teilen gebildeten,
keilförmigen Spalt hineingezogen. Um ein Zusetzen der Einspritzmündung des Innenrohres.
2 zu vermeiden, kann dieses an seinem inneren Endabschnitt mit einer entsprechenden
lotabweisenden Oberfläche oder mit-lotabweisenden Mitteln versehen werden.
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Der Verdampfer, der Darrlfdom bzw. das stattdessen vorgesehene Anschlußstück
sowie zumindest das verdampferseitige Ende des Saugrohres bestehen zweckmäßig aus
demselben Werkstoff, z.B. Aluminium oder Stahl, während das Einspritzrohr z.8. aus
Kupfer besteht.