DE2416309A1

DE2416309A1 - Waermeaustauscher fuer klimaanlagen und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE2416309A1
Application number: DE2416309A
Authority: DE
Inventors: Stephen Francis Pasternak
Original assignee: Peerless of America Inc
Current assignee: Peerless of America Inc
Priority date: 1973-07-23
Filing date: 1974-04-04
Publication date: 1975-02-13
Also published as: DE2416309C2; US3877517A; JPS5033540A

Description

DR. RUDOLF DAUFtR, · EIPU-ING. HELMUT HUBBUCH PATENTANWÄLTE

753 PFORZHEIM. 2. 4.1974 I/E

WESTLICHE Sl (AM LEOPOLD PLATZ) TEL. (07231) 242

iO229Oj

Peerless of America Incorporated, Chicago (111.) U.S.A.

Wärmeaustauscher für Klimaanlagen und Verfahren zu seiner Herstellung.

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmeaustauscher (Rekuperator) für Klimaanlagen, insbesondere für deren Kühlzone und auf ein Verfahren zu seiner Herstellung.

Aus der US Patentschrift 3 114 963 ist ein rippenbesetzter Wärmeaustauscher bekannt, bei dem sich der Rippenäbstand in S¹IuBrichtung der den Wärmeaustauscher überströmenden Luft verringert. Bei diesen bekannten Wärmeaustauschern sind die Rippen plattenförmig und der Luftstrom wird in Rohren geführt, die an oder in den Platten befestigt sind, sind also Kreuzstromrekuperatoren. Der weite Abstand der Platten bzw. Rohrwände am Luftstromeinlaß ist erforderlich, damit nicht das Eis, das sich an den Platten bzw. Wänden absetzt, den Durchlaß verstopft.

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Das Eis ist das gefrorene Wasser, das sich aus der feuchtwarmen Luft an den kalten Rippenplatten kondensiert. Die weiter strömende Luft ist trocken und kann durch die sich einander nähernden Rippenplatten ohne Gefahr der Kondenswasser- und Eisbildung tiefer gekühlt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Wärmeaustauscher für Klimaanlagen zu konstruieren, der mit aus den Rekuperatorrippen gebildeten, sich in Flußrichtung des Luftstroms vereinigenden Durchzugskanälen ausgestattet ist, aber einfacher als die bekannten Kreuzstromrekuperatoren herzustellen ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind eine Mehrzahl gerader, quer zur Flußrichtung des Luftstroms angeordneter Rohre, die sich durch den Abstand ihrer luftstromparallelen Außenrippenplatten unterscheiden, durch Krümmen zu einem Schlangenrohr vereinigt, dessen Windungen in einer Stromrichtungeparallelen Ebene liegen. Dabei liegen die Rohre mit dem weitesten Rippenabstand am Einfluß des Luftstroms, die Rohre mit dem geringsten Rippenabstand am Ausfluß. Dabei ist es immer zweckmäßig, wenn immer mindestens zwei in Luftstromrichtung hintereinander liegende Rohre den gleichen Rippenabstand aufweisen.

Die Rohre haben am besten rechteckigen Querschnitt und die Rippen ragen aus mindestens einer der beiden Schmalseiten des Rohres mit luftstromparallelen Flächen heraus.

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Die Rippenplatte]! sind da"bei vorzugsweise einstückig mit dem

Solche Rohre können gemäß einem weiteren Gedanken <fer Erfindung durch ein Schneidwerkzeug hergestellt werden, das absatzweise Späne aus dem Werkstoff der Schmalwand des Rohres schneidet und diese als Platten hochstellt.

Die SchmalwändeDdes Rohres hahen zweckmäßig Seitenleisten, so daß die hochgestellten Platten U-förmig sind.

Der Wärmeaustauscher der Erfindung kann natürlich auch für andere Zwecke als Klimaanlage Verwendung finden.

Die Zeichnung zeigt schematisch und teilweise im Schnitt ein "bevorzugtes Ausfuhrungsteispiel eines Wärmeaustauschers gemäß der Erfindung.
In der Zeichnung ist:

!ig. 1 ejjie perspektivische Ansicht eines rippen-, "besetzten Rohres,

1 i g , 2 eine Seitenansicht von drei Rohrstücken mit unterschiedlichem Rippena"bstand und

Fig. 3 eine Draufsicht auf einen fertigen Wärmeaustauscher gemäß der Erfindung.

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In dieser Zeichnung "bezeichnet 1 den Rohrschlangenwärmeaustauscher gemäß der Erfindung. Dieser "besteht aus Rohren 2, die mit einem Abstand 3 parallel zu-einander liegen und an ihren Enden wechselweise durch Krümmer 4 verbunden sind. Ton den Rohren 2 mit rechteckigem Querschnitt ragen nach zwei entgegengesetzten Seiten plattenförmige Rippen 5 heraus, die auf der Ebene der Schlangenlinie senkrecht stehen. Die Rippen 5 haben auf dem Endrohr A der Rohrschlange 1 einen größeren Abstand voneinander als auf dem Endrohr B. Zwischen diesen Rohren der Rohrschlange 1 liegen, wie Fig. 3 zeigt, Rohre, deren Rippenabstand stufenweise abnimmt und zwar ist er auf zwei aufeinanderfolgenden Rohren 2 immer gleich. Von den sechs Windungen der Schlange, die Fig. 3 zeigt, weisen also die ersten beiden Windungen 7 den größten Abstand der Rippen 5 auf, die beiden mittleren Windungen 8 einen kleineren und die beiden letzten Windungen 9 den kleinsten Abstand auf. Der Abstand kann beispielsweise betragen: Im Bereich 7 1,59Di₅ im Bereich 8 0,75 cm und im Bereich 9 0,5 cm.

Wird der Rohrschlangenwärmeaustauscher beispielsweise als Verdampfer im Kühlsystem einer Klimaanlage eingesetzt, so streicht die Luft von 11 nach 12 in Richtung des Pfeiles 10 beiderseits der Rohrschlange 1 zwischen den Rippen 5 hindurch. Durch den unterschiedlichen Rippenabstand kommen &bei, laminare Strömung vorausgesetzt, nach jedem zweiten Rohr andere Teile des Stromes mit den Rippen 5 in. Berührung, so daß der Wärmeaustausch wesentlich verstärkt wird.

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Die zuerst auf die Rohrschlange treffende Luft ist warm, feucht und staubhaltig. Durch die Abkühlung kondensiert die leuchtigkeit und der Staub "friert aus". Er setzt sich überwiegend im Bereich 7 an den Rippen 5 ab. Die Anstände 2 zwischen den Rippen 5 wachsen mit der Zeit zu. Da die Rippenabstände aber im Bereich 7 die grpßten sind, dauert es dort wesentlich länger bis der Verdampfer verstopft ist, als wenn die Luft in umgekehrter Richtung fließen würde. Die trockene, fast staubfreie Luft, die in den Bereichen 8 und 9 die Rippen 5 berührt und dort nur noch geringfügige Mengen von Staub absetzt, wird durch die geringen Rippenabstände und ihrer geringen Wärmekapazität schnell abgekühlt.

Natürlich können auch mehr als drei Bereiche mit in Richtung 10 des Luftstroms abnehmenden Rippenabständen vorgesehen sein.

Zur Herstellung der Rohrschlange wird amächst ein langgestrecktes Rohr 2 mit rechteckigem Querschnitt hergestellt, "^ie beiden breiten Wände sind mit 13 'und 14, die beiden schmalen mit 15 und 16 bezeichnet. Am Außenrand, parallel zu den Wänden 15 und 16 haben die Wände 13 und 14 Leisten Λψ und 18. Aus diesen Leisten 17 und 18 werden, beginnend vom Ende des Rohres, durch aufeinander folgendes Aufstellen vorher ausgeschnittener Späne 19 und 20 mit Traversen 21 die Rippen 5 gebildet. Das dabei angewandte Verfahren ist in der US Patentschrift 3 692 105 beschrieben.

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Bei diesem Verfahren entstehen durch Zusammenschieben des Materials die aus 3?ig. 1 und 2 ersichtlichen Vor Sprünge 22 auf den Spänen 19 und 20. Bei der üblichen Dicke der Späne treten afees diese Vorsprünge aber kaum in Erscheinung.

Der Abstandsunterschied der Rippen 5 in den einzelnen Bereichen der Rohrschlange 1 kann bei dem beschriebenen Herstellungsverfahren leicht durch Verstellung der Hubstufen des Spanschneiders erreicht werden.

Fig. 2 zeigt drei Rohrstücke 23, 24, 25, bei deren Herstellung die Hubstufe des Schneidwerkzeugs zweimal verstellt wurde, so daß drei Rohrstücke 23, 24, 25 jeweils unterschiedlichen Rippenabstand haben, beim Rohrstück 23 ist er am größten, beim Rohrstück 25 am geringsten. Die Rohre werden zerschnitten und mit Krümmern 4 zu dem Schlängenrohr 1 mit den Bereichen 7? 8 uncL zusammengesteckt.

Die Rippen können natürlich auch an nur einer Seite aus dem Rohr 2 herausragen.

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Claims

DR. RUDOLF BAUER · DIPL.-ING, HELMUT HUBBUCH

753 PFORZHE.M. 3-4.1974 ΐ/Κ westliche st ^(A ₍!*^J£^ECiPf⁾W^l|ν·^τ

TEL. (0723I)J(V^ NEW-

ATZ)

Patentansprüche:

Rippenbesetzter Wärmeaustauscher für Klimaanlgen, bei dem sich der Rippenabstand in ITußrichtung der den Wärmeaustauscher überströmenden Luft verringert, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl quer zur Slußrichtung (10) des Luftstroms angeordneter Rohre(2), die sich durch den Abstand ihrer luftstromparal-Helen Außenrippenplatten (5) unterscheiden und durch Krümmer (4) zu einem Schlangenrohr (1) vereinigt sind, dessen Windungen in einer Stromrichtungsparallelen Ebene liegen.
2. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (2) mit dem weitesten Abstand der Rippen (5)

am Luftstromeinfluß, die Rohre (2) mit dem geringsten Rippenabstand am Luftstromauslluß liegen.
3. Wärmeaustauscher nach Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei in Stromrichtung aufeinanderfolgende Rohre (2) den gleichen Rippenabstand haben.

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4-. Wärmeaustauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (2) rechteckigen ijuerschnitt haben und die Rippen (5) aus mindestens einer der Schmalseiten (15, 16) des Rohres (2) mit luftstromparallelen Flächen (I9j 20) herausragen.
5. Wärmeaustauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (5) einstückig mit

dem Rohr (2) sind.
6. Verfahren zur Herstellung von rippenbesetzten Rohren zur Verwendung in einem Wärmeaustauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schneidwerkzeug absatzweise Spans aus dem Werkstoff der Schmalwände der Rohre mit rechteckigem Querschnitt aushebt, die dann als Platten hochgestellt werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre Seitenleisten haben, so daß die ausgehobenen und als

Rippen hochgestellten Späne U-förmig sind.

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