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Die
Erfindung bezieht sich auf die verbesserte Version eines Verdampfers
für Geräte zur Kühlung von
Lebensmitteln sowie für
Geräte,
an denen ein derartiger Verdampfer angebracht werden kann. Die folgende
Beschreibung bezieht sich auf einen vertikalen Kühlschrank mit Verdampfern,
die in mehreren Flächen
vertikal übereinander
angeordnet sind, aber es ist darauf hinzuweisen, dass alle Erklärungen ebenso
auch für
jedwedes andere Kühlgerät gültig sind,
auch für
solche mit mehreren Fächern
und allgemein für
solche mit in mehreren Flächen,
nicht aber unbedingt übereinander
angeordneten Verdampfern.
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Bekannt
sind (1) Geräte
zur Kühlung von
Lebensmitteln, insbesondere vertikale Kühlschränke, die im Inneren der Kühlzelle
einen Typ Verdampfer haben, der in mehreren Flächen angeordnet ist.
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Jede
Fläche
besteht aus einem schlangenförmig
gebogenen Metallrohr, das sich gewöhnlich in Voluten und offenen
Kurven im Wesentlichen über die
gesamte jeweilige Fläche
erstreckt. Eine jede Fläche
ist mit der nächsten
einfach durch eine dichte Zusammenfügung der entsprechenden Rohre
verbunden, so dass sich am Ende ein einziges Verdampferrohr für jede Fläche ergibt.
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Der
Gesamtaufbau, auch als „Turmverdampfer" bekannt, ist mit
einer Reihe von sekundären
Wärmetauschern,
sogenannten Kühllamellen
ausgestattet, die aus zahlreichen Metalldrähten bestehen. Diese sind an
die Schlangen einer jeden Fläche
elektrisch angeschweißt
und erhöhen
damit die Wärmetauschkapazität des Rohrs
auf der jeweiligen Fläche.
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Der
fertige Verdampfer wird – häufig durch Eintauchen – lackiert,
um die Lötstellen
vor Rost und überhaupt
vor Korrosion zu schützen.
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Die
beschriebene technische Problemlösung ist
zuverlässig
und lässt
sich leicht realisieren. Was die Herstellung und die damit verbundenen
Kosten angeht, so gibt es jedoch drei Nachteile:
- – Ein erster
Nachteil betrifft die zur Verbindung der Rohre der verschiedenen
Flächen
erforderliche Schweißarbeit,
die offensichtlich die Herstellung belastet und zu einem ersten
Unterbrechen des Materialflusses zwingt, wobei die verwendeten Materialien
in Vorrat gehalten werden müssen.
- – Der
zweite Nachteil ergibt sich daraus, dass die genannten Kühllamellen
(sekundäre
Wärmetauscher)
hergestellt und angeschweißt
werden müssen,
was offensichtlich Material- und Arbeitskosten verursacht.
- – Der
dritte Nachteil ergibt sich aus der Notwendigkeit, den gesamten „Turmverdampfer" zu lackieren oder
zumindest mit einem passenden Oberflächenschutz zu versiegeln, und
auch diese Arbeit bringt Kosten und wegen der großen Abmessungen
der Verdampfer offensichtlich Probleme für die Verarbeitung mit sich.
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All
diese Erschwernisse für
die Herstellung können
angesichts eines extrem hohem Produktionsvolumens und im Sinne einer
intensiven, ständigen Entwicklung
immer konkurrenzfähigerer
Produkte nicht hingenommen werden.
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Es
wäre daher
wünschenswert – und dies
ist der Hauptzweck der vorliegenden Erfindung – einen Verdampfer zu entwickeln,
der die beschriebenen Nachteile nicht hat und der unter Rückgriff
auf schon bekannte Technik zuverlässig, einfach und schnell hergestellt
werden kann.
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Diese
und andere Ziele, die noch beschrieben werden sollen, können durch
die Herstellung eines Verdampfers und eines Kühlgerätes nach den folgenden Ansprüchen erreicht
werden. Zum besseren Verständnis
der Erfindung sind die folgende Beschreibung und die beiliegenden
Zeichnungen angefügt,
die nur Beispielwert haben und den Gebrauchsmusterschutz nicht einschränken.
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Dabei
zeigen:
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1 die
perspektivische Ansicht eines mehrflächigen Verdampfers nach bekannter
Technik;
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2 die
perspektivische Ansicht eines Verdampfers gemäß der vorliegenden Erfindung;
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3 die
Detailansicht einer Fläche
des Verdampfers 2 von oben;
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4 und 5 jeweils
die schematische Ansicht einer Fläche eines Verdampfers nach
bekannter Technik und einer entsprechenden Fläche gemäß der vorliegenden Erfindung;
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6 die
Oberansicht eines anderen Ausführungsbeispiels
der Fläche
von 3;
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7 und 7A jeweils
die perspektivische Ansicht bzw. die vertikale Vorderansicht einer Fläche nach 3 mit
Halterung zu Anbringung im Inneren der Kühlzelle;
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8 eine
Innenansicht des Kühlschranks mit
parallel übereinander
angeordneten Verdampferflächen
gemäß der Erfindung.
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Entsprechend 1 wird
der „Turmverdampfer" nach der bekannten
Technik folgendermaßen
hergestellt: Durch entsprechendes Biegen der Rohre, aus denen die
Verdampfer bestehen, wird eine Reihe von verschiedenen Flächen gebildet,
die dann durch dichtes Verbinden der Rohr-Enden zusammengefügt werden,
so dass sich ein einziges, auf mehrere Ebenen verteiltes Verdampferrohr
ergibt.
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Entsprechend 2 wird
ein Verdampfer gemäß der vorliegenden
Erfindung folgendermaßen hergestellt:
Ein einziges Verdampferrohr wird durch eine entsprechende Abfolge
von Biegevorgängen
so bearbeitet, dass nacheinander die einzelnen Verdampfer der Flächen 1a, 1b, 1c ...
geformt werden. Im Wesentlichen ist es so, dass dasselbe Rohr nach Herstellung
jeder einzelnen Fläche
so lang gezogen wird, bis die nächste Ebene
erreicht ist, und dann wird es erneut gebogen, um den Verdampfer
der Ebene zu bilden.
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Der
gesamte Verdampfer wird also hergestellt, indem ein einziges Stück von Rohr 2 bearbeitet wird,
ohne dass mehrere Rohre miteinander verbunden werden müssen. Die
Methoden und Geräte
zum komplexen Biegen eines langen Metallrohrs in drei Dimensionen
sind in der Technik gut bekannt und werden daher an dieser Stelle
nicht beschrieben.
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Nach
dem Formen des Verdampfers wird dieser direkt im Inneren des Kühlschranks
angebracht, eventuell mit Hilfe von Halterungen, die später noch
beschrieben werden sollen. Die Anbringung von Kühllamellen an den Schlangen
auf den einzelnen Ebenen ist dagegen nicht mehr erforderlich, so dass
sich sowohl beim Materialverbrauch als auch beim Arbeitsaufwand
deutliche wirtschaftliche Vorteile ergeben.
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Gemäß 3 steigt
der Wert der Erfindung beträchtlich,
wenn das einzige Verdampferrohr 2, das die verschiedenen
Ebenen bildet, wie folgt gebogen wird: Die Schlangen werden nicht
durch eine Abfolge paralleler Rohre gebildet, die wie auf 1 (mit
Darstellung der bekannten Technik) am Ende entsprechend gebogen
sind; vielmehr sind die von einem Ende H zum anderen K verlaufenden
einzelnen Rohrabschnitte so orientiert, dass die auf der jeweiligen
Seite aufeinanderfolgenden Biegungen sich berühren oder sehr nah beieinander
liegen.
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Die
Rohre verlaufen zwischen einer und der nächsten Biegung nicht parallel,
sondern sind so geneigt, dass sich ein sehr viel engmaschigeres
Netz ergibt, was sich bei einem Vergleich zwischen 4 und 5 leicht
feststellen lässt.
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Damit
sich ein möglichst
dichtes Netz ergibt, d.h. um mit dem Rohr einen möglichst
großen
Teil der Fläche
abzudecken, müssen
die Biegungen also möglichst
eng verlaufen, weil eine jede Biegung die Bildung einer Querschlange
erlaubt.
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Es
ist offensichtlich, dass die maximale Biegung und damit die Dichte
der Schlangen auf einer gegebenen Fläche nur vom maximalen Radius
der Biegung „r" abhängt, mit
der das Rohr 2 gebogen werden kann.
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Es
bietet also Vorteile, wenn das genannte Rohr 2 mit dem
geringsten möglichen
Radius gebogen wird, damit sich die größtmögliche gewünschte Dichte an Verdampferschlangen
und somit die größtmögliche Oberfläche für den Wärmetausch
ergibt.
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Nun
folgt die Betrachtung von 4 und 5.
Auf 4 ist eine Verdampferfläche nach bekannter Technik
zu sehen, wobei „r" der Radius jeder einzelnen
Biegung ist, „a" die Gesamtbreite
des Verdampfers, „n" die Anzahl der Biegungen
(im vorliegenden Fall n = 10). Die Gesamtlänge des Verdampferrohrs ist. L1 = n.a + 2.n.πr/2 + a
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Dabei
bezieht sich der Addend "a" am Ende auf den
mit 5 bezeichneten Rohrabschnitt, dem keine eigene Biegung entspricht. Also: L1 = (n + 1).a
+ n.πr
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Auf 5,
wo ein Verdampfer gemäß der Erfindung
zu sehen ist, wird die Länge
des Verdampferrohrs natürlich: L2 = L1 +
n.2πr/2
+ n.a/2
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Dabei
entspricht der Addend n.2πr/2
der Länge
der n/2 halben Umfänge
S1, S2, ... Sn/2 der Biegungen, die zu den in der bekannten Version
bereits vorhandenen Biegungen hinzukommen.
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Dabei
werden eigentlich keine zusätzlichen Biegungen
geschaffen, sondern die bereits vorhandenen etwa wie bei einer Ziehharmonika
näher aneinander
gerückt,
so dass sich auf derselben Fläche mehr
Biegungen unterbringen lassen.
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Der
Effekt aber ist der soeben beschriebene, d.h. was die Länge des
Verdampferrohrs angeht, so scheint es, als ob neue Biegungen hinzugekommen sind.
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Addend
n.a/2 bezeichnet also die neu hinzugekommenen geraden Rohrabschnitte,
für die
dieselben Überlegungen
angestellt werden können
wie für die
Biegungen, nur dass diese neuen Abschnitte halb so viele sind wie
die neuen Biegungen, und da deren Länge „a" konstant bleibt, (Eigentlich ist diese
Länge nicht
genau gleich, da die Diagonale eines rechtwinkligen Dreiecks stets
länger
ist als die beiden Katheten, aber im vorliegenden Fall ist dieser
Unterschied so gering, dass er bei der Rechnung vernachlässigt werden
kann.) kann die Länge
der diagonalen Rohrabschnitte also mit der der anderen gleichgesetzt werden.
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Wird
ein Verdampfer gemäß der Erfindung gebaut,
so erhält
man ein Verdampferrohr, dessen Länge
sich bei gleicher Fläche
prozentual wie folgt erhöht: 100.(L2 – L1)/L1
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Geht
man davon aus, dass eine typische Fläche bei einem Hauskühlschrank
folgende Charakteristika hat:
- a = 400 m/m
- r = 20 m/m
- n = 20
so ergibt sich beim Einsetzen dieser werte
in die Gleichung eine prozentuale Erhöhung der Rohrlänge von
(2000 + 628)/5028 = 52%.
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Im
vorigen Fall von 3 wurde ein typisches, allgemeines
Ausführungsbeispiel
der Erfindung beschrieben, bei dem die Rohrabschnitte zwischen zwei
aufeinander folgenden Biegungen gerade verlaufen, so dass zwei aufeinander
folgende Abschnitte 10, 11, zwischen denen eine
gewöhnliche Biegung 3B liegt
und vor bzw. hinter denen zwei weitere Biegungen 3A und 3C liegen,
im Wesentlichen einen Winkel „a" bilden.
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Die
beschriebene Erfindung kann in der Ausführung auch zahlreiche andere
Formen annehmen. Im allgemeinsten Fall, der in 6 dargestellt
ist, sind die Rohrabschnitte 12, 13, die nahe
beieinander liegende und nicht aufeinander folgende Biegungen 3A, 3C auf
derselben Seite H miteinander verbinden, ihrerseits gebogen und
weder diese selbst noch ihre Tangenten verlaufen parallel zueinander.
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Die
Erfindung kann auch anders und allgemeiner beschrieben werden, als
dies bis hierher geschehen ist. Im Hinblick auf 5 kann
gesagt werden, dass die Erfindung sich dadurch auszeichnet, dass
unter Annahme einer allgemeinen Biegung 8B die beiden Endpunkte 4 und 5,
die einander auf derselben Biegung im Wesentlichen gegenüber liegen, die
entsprechenden, gegenüber
liegenden Punkte 6 und 7 der daneben liegenden
Biegungen 8A, 8C auf derselben Seite K der Fläche im Prinzip
berühren oder
fast berühren.
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Auf 3 ist
zu sehen, wie das Verdampferrohr 2 zunächst gebogen wird, um eine
Fläche
zu bilden, und am Ende mit einem geraden Abschnitt 20 wieder
zum Ausgangspunkt zurückgeführt wird.
Dieser Abschnitt 20 verläuft günstig auf einer der Seiten „H" längs der
Linie „l", die in der entsprechenden
Fläche
die Biegungen 3B, 3D, 3E auf der entsprechenden
Seite schneidet.
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Auf 7, 7A und 8 ist
dargestellt, wie bei dieser Lösung,
die schon von sich aus Vorteile bietet, indem sie den Abschnitt 20 mit
den Biegungen verbindet und damit die Festigkeit der Fläche erhöht, mit
einer einzigen Halterung 33 sowohl die Biegungen auf Seite „H" als auch der gerade
Abschnitt 20 an einer Vertikalwand im Kühlschrank angebracht werden
können.
Wie auf 7, 7A und 8 symbolisch
dargestellt ist, kann eine zweite Halterung 31 allein die
Biegungen auf Seite „K" derselben Fläche aufnehmen,
so dass diese an der gegenüberliegenden
Vertikalwand derselben Kühlzelle
angebracht werden können
und eine stabile einfache und einfache Anbringung der gesamten Fläche möglich wird.
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Da
außerdem
weder die Kühlrippen
an die Rohre angeschweißt
noch die Rohre untereinander verbunden werden müssen, ist auch das anschließende Aufbringen
eines Schutzüberzugs
nicht mehr erforderlich, woraus sich weitere wirtschaftliche Vorteile
ergeben.
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Eine
Oberflächenversiegelung
des gesamten Verdampferrohres ist zwar immer noch wünschenswert,
kann aber vor dem Biegen und Formen erfolgen, da ein Verfahren zur
Aufbringung eines Schutzüberzugs
auf Rohre vor der Bearbeitung bekannt ist, das sehr viel einfacher
und wirtschaftlicher ist als eine Behandlung des fertigen Produkts.