DE202007010274U1 - Wärmetauscher und Kältegerät - Google Patents
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Abstract
Wärmetauscher
mit einer äußeren Rohrleitung
(1) für
ein erstes Wärmeträgerfluid
und einer innerhalb der äußeren Rohrleitung
(1) geführten
inneren Rohrleitung (2) für
ein zweites Wärmeträgerfluid,
dadurch gekennzeichnet, dass das innere Rohr (2) in Wellen mit einer
Amplitude verläuft,
die wenigstens der Differenz von Innendurchmesser (11) des äußeren Rohrs
(1) und Außendurchmesser
(21) des inneren Rohrs (2) entspricht.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wärmetauscher und ein Kältegerät mit einem Wärmetauscher gemäß der Erfindung.
- Zum Zu- und Ableiten von Kältemittel an einem Verdampfer eines Kältegeräts, beispielsweise einem Kühlschrank oder einem Gefriergerät, wird üblicherweise eine Anordnung verwendet, wo eine Kapillarleitung, welche verdichtetes, relativ warmes Kältemittel von einem Verdichter zu einer Drosselstelle am Eingang des Verdampfers führt, im Inneren einer Saugleitung von wesentlich größerem Querschnitt angeordnet ist, über die verdampftes Kältemittel aus dem Verdampfer abgesaugt und einem Verdichter zugeführt wird. Die Anordnung der Kapillare in Inneren der Saugleitung soll eine Vorkühlung des verdichteten Kältemittels noch vor Erreichen der Drosselstelle durch das im Gegenstrom außen an der Kapillare entlangfließende verdampfte Kältemittel ermöglichen, so dass durch Saugrohr und Kapillare ein Wärmetauscher gebildet ist.
- Eine frei bewegliche Anordnung der Kapillare im Inneren der Saugleitung birgt das Problem, dass die Kapillare aufgrund von Vibrationen eines Motors des Verdichters hin- und herschwingt und hierbei unkontrolliert an die Innenwände der Saugleitung anstößt, wodurch Geräusche verursacht werden, welche von einem Benutzer des Geräts als störend empfunden werden. Zudem kann es passieren, dass die Kapillare auf einem großen Teil ihrer Länge die Innenwand der Saugleitung berührt, so dass eine unerwünschte Wärmebrücke geschaffen wird, welche die Vorkühlung des Kältemittels in der Kapillare beeinträchtigt.
- Eine in der Gebrauchsmusterschrift
DE 20 2006 005 550 U1 beschriebene Lösung verwendet eine Anordnung von Abstandshaltern zum Fixieren der Kapillare im Inneren des Saugrohrs, wodurch sowohl die durch das Anstoßen hervorgerufenen Geräusche unterbunden werden, als auch ein Anliegen der Kapillare an der Innenwand der Saugleitung verhindert wird. - Nachteilig ist hierbei jedoch, dass bei einer solchen Lösung die im Saugrohr angeordneten Abstandshalter den Querschnitt des Saugrohrs verengen. Zudem müssen die Abstandshalter als separate Teile gefertigt werden, und die Montage von Kapillare und Saugrohr erfordert weitere Handgriffe zum Einsetzen der Abstandshalter.
- Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Wärmetauscher mit einer äußeren und einer inneren Rohrleitung anzugeben, der schnell und einfach zusammenzubauen ist und bei welchem die Kapillare im Saugrohr so fixiert ist, dass sowohl ausgedehnte Wärmebrücken als auch unerwünschte Geräusche vermieden werden.
- Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass bei einem Wärmetauscher mit einer äußeren Rohrleitung für ein erstes Wärmeträgerfluid und einer innerhalb der äußeren Rohrleitung geführten inneren Rohrleitung für ein zweites Wärmeträgerfluid das innere Rohr in Wellen mit einer Amplitude verläuft, die wenigstens der Differenz von Innendurchmesser des äußeren Rohrs und Außendurchmesser des inneren Rohrs entspricht. Indem sich die Scheitelpunkte der Wellen gegen entgegengesetzte Seiten der Innenwand des äußeren Rohrs abstützen, erhält das innere Rohr eine stabile Formgebung, so dass sich das innere Rohr nicht mehr aufgrund von Vibrationen des Verdichtermotors bewegen kann. Die Wellenamplitude ist so gewählt, dass sich die Wellenform des inneren Rohrs über den gesamten Innendurchmesser des äußeren Rohrs erstreckt. Dadurch kann gewährleistet werden, dass keine Bereiche entstehen, an welchen das innere Rohr frei beweglich ist. Der Querschnitt des äußeren Rohrs ist durch keine weiteren Hindernisse verengt, so dass das erste Wärmeträgerfluid ungehindert hindurchfließen kann.
- Hinsichtlich der Formgebung des inneren Rohrs ist es vorteilhaft, wenn die Wellen in einer Ebene verlaufen. Somit kann das innere Rohr in einfacher Weise in die gewünschte Form gebracht werden und kann dennoch eine stabile Fixierung im äußeren Rohr erreichen. Alternativ hierzu können die Wellen auch phasenverschoben in zwei Ebenen verlaufen, so dass das innere Rohr eine elliptisch gewendelte Wellenform besitzt.
- Um die innere Rohrleitung stabil zu fixieren, ist es an sich wünschenswert, eine Vielzahl von Kontakten zwischen innerer und äußerere Rohrleitung zu haben. Andererseits eröht eine starke Krümmung der inneren Rohrleitung deren Durchflusswiderstand und die Neigung des ertsen Wärmeträgerfluids, turbulent zu strömen. Ferner stellt jeder Kontakt zwischen innerem und äußerem Rohr eine Wärmebrücke dar, deren Zahl gering gehalten werden sollte. Es zeigt sich, dass eine hinreichende Lagestabilität der inneren Rohrleitung erreichbar bleibt, wenn die Länge der Wellen wenigstens das Fünffache oder gar das Zehnfache der Amplitude beträgt.
- Weiterhin ist es für die Montage der beiden Rohre ineinander vorteilhaft, wenn das innere Rohr in einem Endabschnitt des äußeren Rohrs geradlinig verläuft. Durch den geraden Abschnitt wird das Einbringen des inneren Rohrs im äußeren Rohr sowie der Zusammenbau des Wärmetauschers mit anderen Komponenten erleichtert.
- Vorteile hinsichtlich der Verwendung des erfindungsgemäßen Wärmetauschers werden dadurch erreicht, wenn an ein Ende der Rohre ein Verdampfer angeschlossen ist. Somit benötigt der Verdampfer zum Einbau in ein Kältegerät nur eine Rohrleitung, welche gleichzeitig für die Zu- und Ableitung des Wärmeträgerfluids dienen kann, so dass nur eine Öffnung durch eine Wärmeisolierung eines Innenraums des Kältegeräts hindurch nach außen vorgesehen werden muss.
- Ein Kältegerät, in welchem ein erfindungsgemäßer Wärmetauscher verwendet wird, kann somit geräuscharm betrieben werden, wobei die Energieeffizienz des Geräts nicht beeinträchtigt wird und sich darüber hinaus konstruktive Vorteile für das Gerät bieten.
- Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren.
- Es zeigen:
-
1 einen perspektivischen Teilschnitt durch ein Rohr eines Wärmetauschers, in welchem ein inneres Rohr gemäß der Erfindung verläuft; -
2 einen Schnitt durch äußeres und inneres Rohr des Wärmetauschers entlang einer Ebene A-A; -
3 einen Schnitt durch äußeres und inneres Rohr des Wärmetauschers in einer weiteren Ausgestaltung entlang einer Ebene A-A; und -
4 eine schematische Darstellung eines Verdampfers mit einem Wärmetauscher gemäß der Erfindung. - In
1 ist ein Wärmetauscher in Form zweier ineinander angeordneter Rohrleitungen1 ,2 dargestellt, wobei eine äußere Rohrleitung1 eine innere Rohrleitung2 der Länge nach umschließt und die innere Rohrleitung2 einen deutlich geringeren Querschnitt aufweist als die äußere Rohrleitung1 . In der gezeigten Ansicht ist die äußere Rohrleitung1 auf einem Teil ihrer Länge aufgeschnitten. - Die innere Rohrleitung
2 verläuft wellenförmig im Inneren der äußeren Rohrleitung1 , wobei die innere Rohrleitung2 in der äußeren Rohrleitung1 oszilliert und die Scheitelpunkte der Wellen entgegengesetzte Seiten der Innenwand der äußeren Rohrleitung1 berühren. Die Amplitudenhöhe der Wellen ist so gewählt, dass die innere Rohrleitung2 zwischen den Innenwänden der äußeren Rohrleitung1 mit einer leichten Spannung passformgenau festgehalten wird. Die Amplitudenhöhe der Wellen entspricht mindestens der Differenz zwischen Innendurchmesser11 der äußeren Rohrleitung1 und Außendurchmesser21 der inneren Rohrleitung2 . - Die Welle besitzt eine sehr langgezogene Form, wobei die Länge der Wellen in etwa ein Zehnfaches der Wellenamplitude beträgt. In einem Endabschnitt
12 der äußeren Rohrleitung1 endet die Wellenform der inneren Rohrleitung2 , so dass die innere Rohrleitung2 dort einen gerade verlaufenden Endabschnitt22 besitzt. - Die Darstellung in
2 zeigt einen Querschnitt durch die äußere Rohrleitung1 und die innere Rohrleitung2 entlang einer in1 angedeuteten Ebene A-A. Die innere Rohrleitung2 berührt eine Seite der Innenwand der äußeren Rohrleitung1 auf Höhe der Schnittebene an einem ersten Punkt. Da die Wellenform der inneren Rohrleitung2 in einer Ebene verläuft, berührt ein nächster Punkt der inneren Rohrleitung2 die Innenwand der äußeren Rohrleitung1 auf einer dem ersten Punkt gegenüberliegenden Seite der Innenwand. Die innere Rohrleitung2 oszilliert somit entlang einer Ebene3 innerhalb der Innenwände der äußeren Rohrleitung2 . -
3 zeigt nun analog zu2 einen Querschnitt einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung. Hier verlaufen die Wellen der inneren Rohrleitung2 phasenverschoben in zwei Ebenen3 ,3' . Die Berührungspunkte der inneren Rohrleitung2 an den Innenwänden der äußeren Rohrleitung1 sind gleich angeordnet wie in der in2 gezeigten Alternative, jedoch ergibt sich ein dreidimensionaler Wellenverlauf des inneren Rohrs2 ähnlich einer Wendel. Da die Wellenamplitude in Richtung einer Ebene3 größer ist als die Amplitude in Richtung einer Ebene3' , nimmt die Wendel in ihrem Innenausschnitt keine runde Form an, sondern eine elliptische Form. - In
4 ist eine schematische Darstellung eines Teils eines Verdampfers4 für ein Kältegerät wie etwa einem Kühlschrank oder Gefrierschrank gezeigt. Der Verdampfer4 kann in dem Fachmann an sich bekannter Weise aus einer ebenen Platine, auf der als Kältemittelkanal41 eine Rohrleitung befestigt ist, oder einer ebenen Platine und einer Platine, in die ein Kältemittelkanal41 eingeprägt ist, zusammengefügt sein. - An einer Anschlussstelle in der linken oberen Ecke der Platine mündet eine zu einem Verdichter des Kältegeräts führende Saugleitung, welche durch die äußere Rohrleitung
1 gebildet ist, auf den Kältemittelkanal41 . Eine inmitten der Saugleitung geführte Kapillare ist als innere Rohrleitung2 an einer Einspritzstelle42 dicht in eine Engstelle des Kältemittelkanals41 eingefügt. Der Verdampfer4 kann zum Beispiel in einer Rückwand des Kältegeräts, zwischen einem Innenbehälter und einer isolierenden Schaumschicht, mit dem Innenbehälter zugewandter ebener Platine montiert sein. Die Erfindung ist aber auch anwendbar auf einen Verdampfer4 , der im Innenbehälter eines Kühlschranks angeordnet ist und dort ein Frostfach umgibt, sowie auf beliebige andere Verdampferbauformen.
Claims (8)
- Wärmetauscher mit einer äußeren Rohrleitung (
1 ) für ein erstes Wärmeträgerfluid und einer innerhalb der äußeren Rohrleitung (1 ) geführten inneren Rohrleitung (2 ) für ein zweites Wärmeträgerfluid, dadurch gekennzeichnet, dass das innere Rohr (2 ) in Wellen mit einer Amplitude verläuft, die wenigstens der Differenz von Innendurchmesser (11 ) des äußeren Rohrs (1 ) und Außendurchmesser (21 ) des inneren Rohrs (2 ) entspricht. - Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitude wenigstens dem Innendurchmesser (
11 ) des äußeren Rohrs entspricht. - Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellen in einer Ebene (
3 ) verlaufen. - Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellen phasenverschoben in zwei Ebenen (
3 ,3' ) verlaufen. - Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Wellen wenigstens das Zehnfache der Amplitude beträgt.
- Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das innere Rohr (
2 ) in einem Endabschnitt (12 ) des äußeren Rohrs (1 ) geradlinig verläuft. - Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an ein Ende der Rohre ein Verdampfer (
4 ) angeschlossen ist. - Kältegerät, gekennzeichnet durch einen Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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Legal Events
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R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |
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R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years |
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R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: BSH HAUSGERAETE GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: BSH BOSCH UND SIEMENS HAUSGERAETE GMBH, 81739 MUENCHEN, DE Effective date: 20150420 |
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R158 | Lapse of ip right after 8 years |