DE2416309C2 - Wärmeaustauscher für Kühlmaschinen und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmeaustauscher gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und auf ein Verfahren zu seiner Herstellung.

Aus der US-PS 31 14 963 ist ein rippenbesetzter Wärmeaustauscher bekannt, bei dem sich der Rippenabstand in Flußrichtung 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

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 zugrunde, einen Wärmeaustauscher für Kühlmaschinen zu konstruieren, der mit aus den Rekuperatorrippen gebildeten, sich in Flußrichtung des Luftstroms vereinigenden Durchzugskanälen ausgestattet und einfach herzustellen ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß eine Mehrzahl gerader, quer zur Flußrichtung des Luftstroms angeo^rdneter Rohre vorgesehen, die sich durch den Abstand ihrer luftstromparallelen Außenrippenplatten unterscheiden und durch Krümmer zu einem Schlangenrohr vereinigt sind, dessen Windungen in einer stromrichtungsparallelen Ebene liegen.

Dabei ist es immer zweckmäßig, wenn 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

ίο Schmalseiten des Rohres mit luftstromparallelen Flächen heraus.

Die Rippenplatten sind dabei vorzugsweise einstückig mit dem Rohr.
Aus der US-PS 25 92 105 ist bereits ein Verfahren zur Herstellung von rippenbesetzten Rohren bekannt, bei dem ein Schneidwerkzeug absatzweise Späne aus dem Werkstoff der Schmalwände eines Rohres mit rechtekkigem Querschnitt schneidet, die dann als Platten hochstellt werden.

Für die Herstellung eines Wärmeaustauschers nach der Erfindung wird — ausgehend von dem o. a bekannten Verfahren — im Patentanspruch 5 vorgeschlagen, daß die Hubstufe des Schneidwerkzeuges für die einzelnen Bereiche der Rohrschlange verstellt wird.

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

F i g. 1 eine perspektivische Ansicht eines rippenbesetzten Rohres,

F i g. 2 eine Seitenansicht von drei Rohrstücken mit unterschiedlichem Rippenabstand und

F i g. 3 eine Draufsicht auf einen fertigen Wärmeaustauscher gemäß der Erfindung.

In dieser Zeichnung bezeichnet 1 den Rohrschlangenwärmeaustauscher. Dieser besteht aus Rohren 2, die mit einem Abstand 3 parallel zueinander liegen und an ihren Enden wechselweise durch Krümmer 4 verbunden sind. Von den Rohren 2 mit rechteckigem Querschnitt ragen nach zwei entgegengesetzten Seiten plattenförmige Rippen 5 heraus, die auf der Ebene der Schlangenlinie senkrecht stehen. Di? Rippen 5 haben auf dem Eadrohr A der Rohrschlange 1 einen größeren Abstand voneinander als auf dem Endrohr Ä Zwischen diesen Rohren der Rohrschlange 1 liegen, wie F i g. 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 F i g. 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 1,5 cm, 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 dabei, laminare Strömung vorausgesetzt, nach jedem zweiten Rohr andere Teile des Stromes mit den Rippen 5 in Berührung, so daß der Wärmeaustausch wesentlich verstärkt wird.

Die zuerst auf die Rohrschlange treffende Luft ist warm, feucht und staubhaltig. Durch die Abkühlung kondensiert die Feuchtigkeit und der Staub »friert aus«. Er setzt sich überwiegend im Bereich 7 an den Rippen 5

ab. Die Abstände 2 zwischen den Rippen 5 wachsen mit der Zeit zu. Da die Rippenabstände aber im Bereich 7 die größten 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 zunächst ein langgestrecktes Rohr 2 mit rechteckigem Querschnitt hergestellt Die 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 17 und 18. Aus diesen Leisten 17 i>.nd 18 werden, beginnend vom Ende des Rohres, durch aufeinander folgendes Aufstellen vorher ausgeschittener Späne 19 und 20 mit Traversen 21 die Rippen 5 gebildet Bei diesem Verfahren entstehen durch Zusammenschieben des Materials die aus Fig. 1 und 2 ersichtlichen Vorsprünge 22 auf den Spänen 19 und 20. Bei der üblichen Dicke der Späne treten 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 wer- den.

Fig.2 zeigt drei Rohrstücke 23, 24, 25, bei deren Herstellung die Hubstufe des Schneidwerkzeugs zweemal 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 Schlangenrohr 1 mit den Bereichen 7,8 und 9 zusammengesteckt Die Rippen können natürlich auch an nur einer Seite aus dem Rohr 2 herausragen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Rippenbesetzter Wärmeaustauscher für Kühlmaschinen, bei dem sich der Rippenabstand in Flußrichtung der den Wärmeaustauscher überströmenden Luft verringert, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl quer zur Flußrichtung (10) des Luftstroms angeordneter Rohre (2), die sich durch den Abstand ihrer luftstromparallelen 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 mindestens zwei in Stromrichtung aufeinanderfolgende Rohre (2) den gleichen Rippenabstsnd haben.

3. Wärmeaustauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (2) rechteckigen Querschnitt haben und die Rippen (S) aus mindestens einer der Schmalseiten (15,16) des Rohres (2) mit luftstromparallelen Flächen (19,20) herausragen.

4. Wärmeaustauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (5) einstückig mit dem Rohr (2) sind.

5. Verfahren aur Herstellung von rippenbesetzten Rohren zur Verwendung in einem Wärmeaustauscher nach Anspruch 4, wonach ein Schneidwerkzeug absatzweise Späne aus dem Werkstoff der Schmalwände eines Rohres mit rechteckigem Querschnitt aushebt, die dann als Platten hochgestellt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Hubstufe des Schneidwerkzeugs für die einzelnen Bereiche der Rohrschlange verstellt wird.