DE202019105538U1

DE202019105538U1 - Kälteaggregat

Info

Publication number: DE202019105538U1
Application number: DE202019105538.3U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-10-08
Filing date: 2019-10-08
Publication date: 2020-01-16
Anticipated expiration: 2029-10-09

Abstract

Kälteaggregat, umfassend wenigstens eine doppelwandige Kühlplatte (12) mit Boden (14) und dazu parallelem Deckel (16), zwischen denen Durchflusskanäle für ein Kältemittel ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchflusskanäle aus einem Einlaufsammelkanal (20) und einem dazu parallelen Auslaufsammelkanal (22) bestehen, die sich mit Abstand voneinander in zwei parallelen Längsrichtungen der Randbereiche der Kühlplatte (12) erstrecken und durch aneinander angrenzende, parallele Querkanäle (30) miteinander verbunden sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kälteaggregat, umfassend wenigstens eine doppelwandige Kühlplatte mit Boden und dazu parallelem Deckel, zwischen denen Durchflusskanäle für ein Kältemittel ausgebildet sind.
Ein derartiges Kälteaggregat ist aus US 5 429 183 A bekannt. Um eine möglichst gleichmäßige Kühlung auf der Plattenoberfläche zu erreichen, sind dort die Durchflusskanäle mäanderartig angelegt und durch verhältnismäßig dicke Wände voneinander getrennt. Nachteilig ist hierbei, dass mit fortschreitendem Strömungsweg das Kältemittel, das die Wärme von einem zu kühlenden Gegenstand aufnimmt, in Strömungsrichtung wärmer wird, so dass eine gleichmäßige Kühlung über die Plattenfläche nicht gewährleistet werden kann.
Die Erfindung liegt der Aufgabe zugrunde, ein Kälteaggregat zur Verfügung zu stellen, das bei einfachem Aufbau eine über die Plattenfläche möglichst gleichmäßige Kühlung erzeugt und einfach hergestellt werden kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Durchflusskanäle aus einem Einlaufsammelkanal und einem dazu parallelen Auslaufsammelkanal bestehen, die sich mit Abstand voneinander in zwei parallelen Längsrichtungen der Randbereiche der Kühlplatte erstrecken und durch nebeneinanderliegende, parallele Querkanäle miteinander verbunden sind.
Dabei ist es zweckmäßig, wenn die Sammelkanäle an zwei gegenüberliegenden Längsseiten der rechteckigen Kühlplatte angeordnet sind und einen Einlaufanschluss bzw. einen Auslaufanschluss für das Kältemittel haben.
Der mäanderförmige Durchfluss für das Kältemittel ist bei der Erfindung durch eine wesentlich einfachere geometrische Struktur der Durchflusskanäle ersetzt, die aus zwei parallelen Sammelkanälen in den Randbereichen der vorzugsweise rechteckigen Kühlplatte angeordnet sind und für ihre Verbindung lediglich rechtwinklig dazu verlaufende Querkanäle haben, was mit einer Energieeinsparung und einer ausgeglichenen Fließgeschwindigkeit mit laminarer Strömung verbunden ist.
Um eine möglichst gleichmäßige Temperaturverteilung auf der Kühlplatte zu erreichen, ist in Weiterbildung der Erfindung jeder Querkanal durch eine Zulauföffnung und eine Auslauföffnung mit den beiden Durchflusskanälen verbunden, wobei die Zulauföffnung eine größere Öffnungsweite als die Auslauföffnung hat.
Nach einem zusätzlichen Merkmal der Erfindung nimmt auch die Öffnungsweite der Zulauföffnungen in dem zugehörenden Sammelkanal in Durchflussrichtung des Kältemittels ab.
Dadurch, dass das durch die Durchflusskanäle strömende Kältemittel in Durchflussrichtung des entsprechenden Querkanals an dessen Ende durch eine vorzugsweise als Bohrung ausgebildete Öffnung strömt, deren Querschnitt im Verhältnis zur Zulauföffnung am gegenüberliegenden Ende geringer ist, wird an dieser Stelle die Fließgeschwindigkeit nach den Gesetzen der Strömungslehre erhöht, während der Druck an dieser Stelle abnimmt. Damit wird erreicht, dass die Fließgeschwindigkeit über die Länge jedes Querkanals etwa gleich bleibt, was sich vorteilhaft auf eine gleichmäßige Wärmeabfuhr auswirkt.
In Weiterbildung dieses Gedankens sind auch die Zulauföffnungen in die Querkanäle über die Länge des Einlaufsammelkanals abnehmend dimensioniert, wodurch aufgrund des geringer werdenden Druckes die Strömungsgeschwindigkeit zunimmt, so dass auch an dem Strömungsende der beiden Sammelkanäle die Wärmeabfuhr des Kältemittels etwa gleich bleibt.
Es ist von Vorteil, wenn gemäß der Erfindung der Boden, der Deckel und die Wände zwischen den Querkanälen aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung bestehen, da dieser Werkstoff gegenüber bisher verwendeten Edelstählen einen höheren Wärmedurchgang hat, bis etwa -160° C beständig ist und ein geringeres Gewicht als Edelstahl hat.
In vorteilhafter Weise wird als Kältemittel Silikonöl verwendet, das bis zu einer Temperatur von -80° C ausreichend viskos bleibt.
Die Erfindung ist nachstehend an einem Ausführungsbeispiel erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist. In dieser zeigen:

1 eine Ansicht auf die Längsseite einer Kühlplatte,
2 eine Draufsicht auf die in der Ebene II-II der 1 geschnittene Kühlplatte,
3 in vergrößertem Maßstab eine Einzelheit im Bereich des Auslaufanschlusses des Auslaufsammelkanals und
4 eine der 3 ähnliche Darstellung im Bereich des Einlaufanschlusses B.

Die Figuren zeigen ein Kälteaggregat 10 gemäß der Erfindung, das aus einer doppelwandigen, hier rechteckigen Kühlplatte 12 besteht, die aus einem Boden 14 und dazu parallelem Deckel 16 besteht. Boden 14 und Deckel 16 sind aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung hergestellt und durch einen Tragrahmen 18 auf Abstand voneinander gehalten.
An einem in Längsrichtung der Kühlplatte 12 verlaufenden Randbereich ist ein Einlaufsammelkanal 20 ausgebildet, dem ein Auslaufsammelkanal 22 parallel gegenüberliegt. Die beiden Sammelkanäle 20, 22 erstrecken sich über die gesamte Länge der rechteckigen Kühlplatte 12, die an einer Schmalseite 24 einen Anschluss 26 für den Zulauf eines Kältemittels in Richtung B in den Einlaufsammelkanal 20 hat, während auf der gegenüberliegenden Längsseite ein entsprechender Auslaufanschluss 28 für den Auslauf A des Kältemittels vorgesehen ist.
Die beiden Sammelkanäle 20, 22 sind durch Querkanäle 30 miteinander verbunden, die nur durch Trennwände 36 abgeteilt dicht nebeneinander liegen und rechtwinklig zu den beiden Sammelkanälen 20, 22 verlaufen.
3 zeigt das Auslaufende A des Auslaufsammelkanals 22 im Bereich der Mündung des Querkanals 30, wo dieser über eine Auslauföffnung 32 in den Sammelkanal 22 mündet. In entsprechender Weise ist auch auf der gegenüberliegenden Seite der Querkanal 30 über eine Zulauföffnung 34 an den Einlaufsammelkanal 20 angeschlossen.
In den 3 und 4 ist zu ersehen, dass sie Öffnungsweite, d. h. der Durchmesser D der Zulauföffnung 34 größer ist als der Durchmesser d der gegenüberliegenden Auslauföffnung 32. Damit wird nach den Gesetzen der Hydrodynamik der Druck p über die Länge des Querkanals 30 reduziert, so dass die Strömungsgeschwindigkeit c im Bereich der engeren Auslauföffnung 32 erhöht wird: c₂ > c₁ und p₂ < p₁.
Dieses Phänomen sorgt dafür, dass über die Länge des Querkanals 30 eine gleichmäßige Wärmeabfuhr gewährleistet wird.
Nach demselben Gedanken sind auch in den nicht dargestellten Zulauföffnungen 34 die Durchmesser D, d über die Länge des Einlaufsammelkanals 20 bis zu dessen Ende kontinuierlich reduziert, so dass auch in dieser Richtung eine gleichmäßige Wärmeabfuhr erreicht wird.
Das Kälteaggregat eignet sich beispielsweise zur Kühlung von medizinischen Produkten, deren Temperatur gleichbleibend niedrig gehalten werden muss.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 5429183 A [0002]

Claims

Kälteaggregat, umfassend wenigstens eine doppelwandige Kühlplatte (12) mit Boden (14) und dazu parallelem Deckel (16), zwischen denen Durchflusskanäle für ein Kältemittel ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchflusskanäle aus einem Einlaufsammelkanal (20) und einem dazu parallelen Auslaufsammelkanal (22) bestehen, die sich mit Abstand voneinander in zwei parallelen Längsrichtungen der Randbereiche der Kühlplatte (12) erstrecken und durch aneinander angrenzende, parallele Querkanäle (30) miteinander verbunden sind.
Kälteaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sammelkanäle (20, 22) an zwei gegenüberliegenden Längsseiten der rechteckigen Kühlplatte (12) angeordnet sind und einen Einlaufanschluss (26) bzw. einen Auslaufanschluss (28) für das Kältemittel haben.
Kälteaggregat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Querkanal (30) durch eine Zulauföffnung (34) und eine Auslauföffnung (32) mit den beiden Durchflusskanälen (20, 22) verbunden ist, wobei die Zulauföffnung (34) eine größere Öffnungsweite (D) als die Auslauföffnung (22) hat.
Kälteaggregat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungsweite (D) der Zulauföffnungen (34) in Durchflussrichtung des Kältemittels abnimmt.
Kälteaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zulauföffnungen (34) und die Auslauföffnungen (32) als Bohrungen ausgebildet sind.
Kälteaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden (14), der Deckel (16) und die Wände (36) zwischen den Querkanälen (30) aus einer Aluminiumlegierung bestehen.
Kälteaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kältemittel aus Silikonöl besteht.