DE2742330A1

DE2742330A1 - Integrierter kuehlmittelvorratsbehaelter und waermeaustauscher

Info

Publication number: DE2742330A1
Application number: DE19772742330
Authority: DE
Inventors: Carl E Simmons
Original assignee: United Aircraft Products Inc
Current assignee: United Aircraft Products Inc
Priority date: 1976-12-23
Filing date: 1977-09-20
Publication date: 1978-06-29
Also published as: IT1092227B; DE2742330C2; GB1574070A; US4114395A

Description

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kombination eines Behälters mit einem Wärmeaustauscher und insbesondere auf eine Vorrichtung, mit der eine Gewichtsverminderung und eine hohe Leistung erzielt werden kann.

Es ist bekannt, daß ein Behälter, in dem ein festes Kühlmittel, wie beispielsweise Trockeneis, enthalten ist, als tragbares Kühlsystem verwendet werden kann, beispielsweise in einem System, bei dem ein flüssiges Kühlmittel durch eine Kleidung hindurchströmt, die zum Schutz in einer überhitzten oder toxischen Umgebung getragen wird. In einem solchen System wird der Behälter von dem Träger der Kleidung getragen und ist ein Teil eines in sich abgeschlossenen Systems, in dem das Kühlmittel sowohl als Antriebsquelle als auch als Wärmesenke wirksam ist. Die bisher bekannten Behälter dieser Art sind schwer und haben einen geringen Wirkungsgrad bezüglich der übertragung von Wärme auf das Trockeneis. Der Wärmeübertragungswirkungsgrad nimmt jedoch ab, wenn die Sublimation des Trockeneises fortschreitet, so daß die praktische Betriebszeit des Systems pro Ladung mit Trockeneis nicht vorhersehbar ist und ferner unnötig kurz ist.

Erfindungsgemäß besteht ein Behälter, in dem ein festes Kühlmittel angeordnet ist, kompakt aus leichten, jedoch festen Materialien, wobei eine Doppelwandkonstruktion vorgesehen ist. Zwischen den Wänden sind Strömungswege vorgesehen, durch die ein flüssiges Kühlmittel strömen kann, welches Wärme an einer entfernten Stelle aufnimmt. Sekundäre Wärmeübertragungsmaterialien sind in diesen Strömungskanälen angeordnet und unterstützen die

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Verbesserung des Wärmeübertragungswirkungsgrades durch die innere Behälterwand hindurch. Gemäß einem Merkmal der Erfindung verläuft der Strömungsweg der umlaufenden Flüssigkeit über einen Bodenabschnitt der inneren Behälterwand, und dadurch wird eine kontinuierliche maximale Wärmeübertragung auch während der Sublimation des festen Kühlmittels aufrechterhalten. Der Behälter ist vollständig in sich abgeschlossen und weist Einlaß- und Auslaßanschlüsse für die umlaufende Flüssigkeit auf und einen Auslaßanschluß, über den Gas abgegeben wird, welches durch die Sublimation erzeugt wird, und ferner sind Überdrucksicherheitseinrichtungen vorgesehen, die einen Aufbau eines schädlichen Druckes innerhalb des Behälters verhindern.

Erfindungsgemäß ist eine Behälter-Wärmeaustauschereinheit vorgesehen, wobei der Behälter ein festes Kühlmittel enthält, welches Wärme von einem umlaufenden fluiden Medium aufnimmt, welches an einer entfernten Stelle erhitzt wird, wobei die Wände des Behälters verwendet werden, um Wärme auf das in diesem Behälter enthaltene Kühlmittel zu übertragen.

Weitere Ziele und Merkmale der Erfindung sollen in der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Behälter-Wärmeaustauschereinheit ,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die in Fig. 1 dargestellte Einheit,

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Fig. 3 eine Teillängsschnittansicht des oberen Teiles der Einheit, genommen längs der Linie 3-3 der Fig. 2,

Fig. 4 eine Längsschnittansicht, genommen längs der Linie M-M der Fig. 2,

Fig. 5 eine vergrößerte Detailansicht,

Fig. 6,7, 8 und 9 Querschnittsansichten, genommen längs der Linien 6-6, 7-7, 8-8 und 9-9 der Fig. M,

Fig.IO eine Teilansicht des oberen Abschnittes der Einheit, wobei der äußere Behälter und ein Endverschluß entfernt sind,

Fig.11 eine Schnittansicht, genommen längs der Linie 11-11 der Fig. 10

und
Fig.12 eine Detailansicht.

Eine Behälter-Wärmeaustauschereinheit weist einen äußeren Behälter 11 auf, der eine Seitenwand 12 hat. Die Seitenwand besteht aus einem geeigneten leichten, jedoch festen Material und ist zylindrisch geformt und weist eine Längsschweißnaht 13 auf, die sich über deren Länge erstreckt. An einem Ende weist die Wand 12 eine innere Senkung IM auf, in der eine Platte 15 sitzt. Diese Platte bildet den Boden des äußeren Behälters und ist in der Senkung IM be festigt. An der nach innen weisenden Seite der Platte 15 sind integrale erhabene Abschnitte 16 und 17 vorgesehen,

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wie es Fig. 8 zeigt. Die vorstehenden oder erhabenen Abschnitte 16 und 17 sind relativ kurze Bogensegmente eines Kreises und besetzen diametral gegenüberliegende Stellen auf der Plattenoberfläche. Auf einer imaginären Linie, die quer über die Platte 15 und in der Mitte durch die Segmente 16 und 17 geführt wird, sind Plattenaussparungen 18 und 19 vorgesehen. Diese Aussparungen liegen zwischen den gebogenen Segmenten 16 und 17 und der Umfangskante der Platte 15 und münden durch die nach innen weisende Oberfläche der Platte.

Ein Ende 21 der Wand 12 weist einen verminderten Durchmesser auf und ist mit einem Außengewinde versehen. Neben dem Gewindeende 21 sind in Richtung zum Boden 15 hin öffnungen 22 und 2 3* Diese liegen in einer gemeinsamen Querebene und sind in Umfangsrichtung um einen Winkel von etwa 45° voneinander entfernt und liegen zu beiden Seiten der im Vorstehenden erwähnten imaginären Linie, auf der die Aussparungen 18 und 19 in der Platte 15 liegen.

Am äußeren Ende des Behälters 11 ist ein Ring 24 mit Preßsitz. Ein äußeres Ende des Ringes 21 schneidet bündig mit dem äußeren Ende der Wand 12 ab. Ein inneres Ende des Ringes endet kurz vor den Bohrungen 22 und 23· Am inneren Ende des Ringes sind zwei diametral gegenüberliegende Schlitze 25 und 26 (Fig. 11) vorgesehen. Einer der Schlitze weist eine größere Umfangserstreckung als der andere auf, und diese Schlitze 25 und 26 liegen in einer Ebene, die mit der imaginären Linie zusammenfällt, welche die Aussparungen 18 und 19 schneidet. Das innere Ende des Ringes 24 weist ferner eine innere Senkung 27 auf.

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Die Behältereinheit weist ferner einen Innenbehälter 2 8 auf, der aus einem relativ leichten zylindrischen Rohr 29 besteht, welche eine Seitenwand bildet. Ein Ende des Rohres 29 ist mittels einer Scheibe 31 verschlossen, die einen Boden des inneren Behälters bildet. Der innere Behälter 28 wird teleskopartig vom äußeren Behälter 11 aufgenommen. Die Bodenwand 31 sitzt auf den gebogenen Segmenten 16 und 17 der Bodenwand 15. Ein äußeres oder oberes Ende des Innenbehälters wird von der Senkung 27 des Ringes 2k aufgenommen. Die Anordnung ist derart, daß der innere Behälter innerhalb des äußeren Behälters sicher in einer konzentrischen Lage und im Abstand von diesem gehalten wird.

Zur konzentrischen Lagerung des inneren Behälters sind ferner zwei langgestreckte Distanzstücke 32 und 33 vorgesehen, deren obere Enden in den Schlitzen 25 und 26 des Ringes 2¹J aufgenommen werden. Die Distanzstücke 32 und 33 erstrecken sich in Längsrichtung der Behältereinheit und deren unteren Enden haben einen verminderten Durchmesser und sitzen in den Bodenplattenaussparungen 18 und 19. Die Dicke der Distanzstücke 32 und 33 entspricht annähernd dem radialen Abstand zwischen dem inneren und dem äußeren Behälter. Dadurch, daß sich die Distanzstücke 32 und 33 zwischen dem Ring 2M und der Bodenplatte 15 erstrecken und den Raum zwischen dem inneren und dem äußeren Behälter überbrücken, unterteilen diese Distanzstücke den Ringraum zwischen den Behältern in halbzylindrische Räume 3^ und 35 (Fig. 7)· Im Raum 34 ist ein Rippenstreifen 36 vorgesehen und im Raum 35 ein Rippenstreifen 37· Die Rippenstreifen sind ein sekundäres Wärmeübertragungsmaterial und ein dünnes duktiles Material,

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welches gute Wärmeleitfähigkeiten aufweist, wird in eine gewellte Form gebracht und so ausgebildet, daß dieses Material an wenigstens einer Seite in Kontakt mit einer wärmeleitenden Wand steht. Ein fluides Medium, welches über oder längs dieser wärmeleitenden Wand fließt, steht gleichzeitig in Kontakt mit dem Rippenmaterial, wodurch eine sekundäre Wärmeleitfläche gebildet wird. Rippenstreifen stehen in innigem Kontakt mit der äußeren Oberfläche des inneren Behälters 29 und erleichtern eine Wärmeleitung durch diese Wand. Das Rippenmaterial ist flexibel und um eine Achse gebogen, die der Achse des inneren Behälters entspricht, um sich an die Wand 29 anzupassen. Seitenränder der Rippenstreifen erstrecken sich in eine Kontaktlage mit den Distanzstücken 32 und auf gegenüberliegenden Seiten. An einem Ende erstrecken sich die Rippenstreifen im wesentlichen bis zur Bodenwand 31 des inneren Behälters. Am gegenüberliegenden Ende erstrecken sich die Rippenstreifen zu einer Stelle, die kurz vor der Querebene liegt, in der die Bohrungen 22 und 23 angeordnet sind.

Die Räume 34 und 35* die an ihren Seiten durch die Distanzstücke 32 und 33 voneinander getrennt sind, stehen an ihren unteren Enden über einen Kanal 38 miteinander in Verbindung, der zwischen der Bodenwand 15 des äußeren Behälters und der Bodenwand 31 des inneren Behälters ausgebildet wird. In diesem Kanal ist ein Rippenstreifen angeordnet, dessen Spitzen in wärmeleitender Anlage gegen die Unterseite der Bodenwand 31 anliegen. Der Rippenstreifen 39 ist scheibenförmig ausgebildet und an die Bodenwand 31 angepaßt. Dieser Rippenstreifen weist Umfangsausschnitte 41 und 42 auf, in die die erhabenen Bogen-

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segmente 16 und 17 eingreifen, um diesen Rippenstreifen in Winkelrichtung festzulegen. An den gegenüberliegenden Enden des Kanals 38 sind Verteilerkammern 43 und 44 ausgebildet, in denen sich eine strömende Flüssigkeit verteilen kann, ehe sie in diesen Kanal eintritt und nachdem sie aus diesem ausgetreten ist.

Im Raum zwischen dem inneren und äußeren Behälter sind zwei Austrittsöffnungsplattensegmente 45 und 46 (Fig. 6) angeordnet. Es handelt sich hierbei um rippenartige Segmente, die in einer Querebene unmittelbar neben der Querebene liegen, in der sich die Bohrungen 22 und 23 befinden, und diese Segmente liegen gegen die benachbarten Enden der Rippenstreifen 36 und 37 an. Diese Mündungsöffnungsplattensegmente sind gebogen und bilden Segmente eines Kreises, deren äußere Enden gegen die Distanzstücke 32 und 33 an gegenüberliegenden Enden anliegen. Im Plattensegment 45 ist eine Umfangsreihe von schlitzartigen öffnungen 47 vorgesehen, und im Plattensegment 46 eine ähnliche Reihe von ähnlichen öffnungen 48. Der Aufbau und die Anordnung der Teile sind derart, daß zwischen dem Austrittsöffnungsplattensegment 45 und dem benachbarten Ende des Ringes 2 4 eine Verteilerkammer 49 ausgebildet wird, die an ihren seitlichen Enden durch die Distanzstücke 32 und 33 begrenzt wird. Eine ähnliche Kammer 51 wird zwischen dem Austrittsöffnungsplattensegment 46 und dem benachbarten Ende des Ringes 24 gebildet, und in gleicher Weise werden die Seiten dieser Kammer durch die Distanz-Stücke 32 und 33 begrenzt. Die Anordnung der Bohrungen 22 und 23 ist derart, daß die Bohrung 22 mit der Verteiler kammer 51 verbunden ist, die als Einlaßkammer bezeichnet werden kann, und daß die Bohrung 23 mit der Kammer 49

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verbunden ist, die als Auslaßkammer bezeichnet werden kann. Diese Behälter-Wärmeaustauschereinheit wird durch einen Verschluß in das obere Ende des äußeren Behälters 11 vervollständigt. Es ist eine Verschlußkappe 52 vorgesehen, die auf dem oberen Ende des äußeren Behälters 11 sitzt und einen plattenförmigen Abschnitt 53 mit vermindertem Durchmesser aufweist, der vom oberen offenen Ende des äußeren Behälters aufgenommen wird. Eine Halterung 5¹J ist über die Verschlußkappe 52 gelegt und weist einen Flansch auf,der in das Ende 21mit Außengewinde der Behälterwand 12 eingeschraubt ist. Die Halterung 5¹* spannt die Kappe 52 in eine Sitz-Verschlußlage am oberen Ende des äußeren Behälters fest. Eine ümfangsdichtung 55 ist im Abschnitt 53 der Verschlußkappe 52 mit vermindertem Durchmesser angeordnet und verhindert einen Austritt von fluidem Medium aus dem Inneren des Behälters um die Verschlußkappe herum. An der nach innen weisenden Seite der Verschlußkappe 52 ist eine Anordnung von vorspringenden Rippen 56 vorgesehen, die einen Verschluß der Gasauslässe durch in festem Zustand vorliegendes Kühlmittel verhindern sollen.

Integral mit der Verschlußkappe 52 sind mehrere nach oben sich erstreckende Ansätze57 (Fig. 3) vorgesehen, die einen inneren Kanal 58 haben, dessen inneres Ende mit einem inneren Behälterraum verbunden ist, der durch den inneren Behälter 58 gebildet wird und durch die Platte 52 verschlossen wird. Ein Anschluß 59 ist in den Ansatz 57 eingebaut und bildet einen Anschluß, über die Gase, die sich im Behälter ausbilden, abgeleitet werden können. Andere Ansätze 61 und 62 sind durch einen Brückenabschnitt 63 miteinander verbunden und bilden einen Handgriff, mit

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welchem der Behälter angehoben und getragen werden kann. Der Ansatz 61 weist eine in Längsrichtung verlaufende Bohrung 61 auf, deren inneres Ende in das Behälterinnere mündet. Am äußeren Ende der Bohrung 61 ist ein Anschluß 65 vorgesehen, der ein nicht dargestelltes Sicherheitsventil aufweist. In ähnlicher nicht dargestellter Weise weist der Ansatz 62 eine Bohrung oder einen Kanal auf, der am inneren Ende mit dem Behälterinneren in Verbindung steht. In das äußere Ende des Ansatzes 62 ist ein Anschluß 66 eingebaut, der eine nicht dargestellte durch Druck zerreißbare Scheibe enthält.

Die Behälter-Wärmeaustauschereinheit weist einen derartigen Aufbau auf, mit dem ein fluides Medium, wie beispielsweise ein flüssiges Kühlmittel, in der Einheit durch die Strömungskanäle umgewälzt wird, die durch die inneren und äußeren Behälterabschnitte 11 und 28 gebildet werden. Ansätze 67 und 68 sind an der Außenseite der äusseren Behälterwand 12 vorgesehen und bedecken die Bohrungen 22 und 23. Die Ansätze 67 und 68 sind im wesentlichen gleich, so daß es erforderlich ist, lediglich einen davon zu beschreiben. Der Ansatz 67 weist eine senkrechte Bohrung 69 auf, und das innere Ende dieser Bohrung weist eine Queröffnung 71 auf. Der Ansatz wird am Behälter derart montiert, daß sich die Bohrung 69 nach oben öffnet und die Bohrung 71 mit der Wandungsbohrung 22 fluchtet.

Dadurch steht diese Bohrung direkt mit der Verteilerkammer 51 in Verbindung. Die Bohrung 69 weist drehbar einen zylindrischen Einsatz 72 auf, der am inneren Ende eines Rohres 73 befestigt ist. Umfangsdichtungen sind in die Außenseite des zylindrischen Einsatzes 72 derart

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eingesetzt, daß ein Austritt von fluidem Medium um diese Bohrung herum verhindert wird, wobei eine Schwenkbewegung dieses zylindrischen Einsatzes und des Rohres 73 ermöglicht wird. Ein Einsatzring 7¹* begrenzt die Einwärtsbewegung des Einsatzes 72. Das Rohr 73 weist über seine Länge hinweg eine Bohrung auf und erstreckt sich vom Ansatz 67 nach oben. Ein oberes Ende ist im gleichen allgemeinen Bereich wie die Ansätze 59, 61 und 62 oberhalb der Verschlußkappe 52 und ist abgebogen. Das obere Ende weist einen Adapter 75 auf, mit dem das Rohr in einem Umlaufsystem für ein fluides Medium verbunden werden kann. Ein Rohr 76 ist in gleicher Weise in den Ansatz 68 eingebaut und ist in gleicher Weise angeordnet und aufgebaut, um mit einem Umlaufsystem verbunden werden zu können.

Im Betrieb wird der innere Behälter 28 mit einem festen Kühlmittel gefüllt, beispielsweise mit Trockeneis in Form eines Blockes 70. Die Rippen 56 verhindern einen Eintritt von Trockeneis in den Gasaustrittskanal 58 und in andere Verschlußkappenkanäle, die mit dem Inneren des Behälters in Verbindung stehen. Die Rohre 73 und 76 sind mit einem System verbunden, in dem ein flüssiges Kühlmittel steckt, beispielsweise mit einer Bekleidung, die zum Schutz in einer schädlichen Atmosphäre getragen wird. In der Kleidung oder an einer anderen Stelle nimmt das flüssige Kühlmittel Wärme auf. Das erwärmte Kühlmittel erreicht die Einheit über das Rohr 73 oder 76, je nachdem, ob diese Rohre als Einlaß oder Auslaß verwendet werden. Es sei angenommen, daß das erwärmte Kühlmittel die Behälter-Wärmeaustauschereinheit über das Rohr 73 erreicht, so wird dieses Kühlmittel zum Ansatz 67 geleitet und durch die öffnung 71 und die öffnung 72 in die Verteilerkammer 51. Dort trifft das Kühl-

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mittel auf das öffnungsplattensegment 46 und wird auf die Kammer zwischen Distanzstücken 32 und 33 verteilt. Durch die Schlitze 4 8 kann das Kühlmittel durch das Plattensegment 46 nach unten strömen und strömt zum Boden der Behältereinheit in Kontakt mit der Außenseite des inneren Behälters 29 und mit dem Rippenstreifen 37, der zwischen dem inneren und äußeren Behälter angeordnet ist. Das Kühlmittel erreicht die Verteilerkammer 43 und strömt über den Boden des Behälters durch den Kanal 38 in Kontakt mit der Unterseite des Bodens 31 und dem Rippenstreifen 39· In der Verteilerkammer 44 wird das Kühlmittel wieder nach oben abgelenkt und strömt durch den Rippenstreifen 36 in Kontakt mit der gegenüberliegenden Seitenwand des inneren Behälters. Das Plattensegment 45 stellt sicher, daß diese Aufwärtsströmung über den Raum hinweg verteilt wird, der durch die Distanzstücke 32 und 33 begrenzt wird. Im Segment 45 steigt das Kühlmittel durch die Schlitze 47 und tritt in die Verteilerkammer 49 ein. Von dort gelangt das Kühlmittel durch die Bohrung 23 zum Ansatz 68 und zum Rohr 76. Aus dem Rohr 76 kehrt das Kühlmittel zur Verbindungsstelle zurück und läuft auf diese Weise um.

Durch ein Konvektions-Leitungsverfahren gibt das Kühlmittel beim Durchströmen durch die Behälter-Wärmeaustauschereinheit Wärme an das feste Kühlmittel ab. Dieses verdampft in einem Sublimationsverfahren und gibt Gas ab, welches aus dem Behälter durch den Kanal 58 austreten kann. Der Anschluß 59 kann mit einer Pumpe verbunden werden, die das flüssige Kühlmittel umwälzt, und man erhält auf diese Weise ein in sich abgeschlossenes System. Das feste Kühlmittel dient dabei als eine Kombination von

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Kraftquelle und Wärmesenke. Palls das austretende Gas nicht in richtiger Weise wendet oder abgeführt wird, wird das Sicherheitsventil 65 wirksam, um das erzeugte Gas bei einem vorbestimmten hohen Druckpegel zu entlüften. Sollte das Sicherheitsventil 65 ausfallen, so bildet die ausreißbare Scheibe im Ansatz 66 ein weiteres Sicherheitsmittel, um zu verhindern, daß sich ein gefährlicher Druck innerhalb des Behälters ausbilden kann.

Gemäß der Erfindung wird Wärme an das im Behälter enthaltene Kühlmittel nicht mehr über die Seitenwandung 29 des inneren Behälters 28 abgegeben, sondern auch durch die Bodenwand 31. Im Betrieb des Systems von einer vorbestimmten Dauer findet ein Schrumpfen des im Behälter enthaltenen festen Kühlmittels statt, und dieses Schrumpfen erfolgt an den Kontaktstellen des Gefriermittels mit dem inneren Behälter. Gasgefüllte Spalte und Zwischenräume bilden sich zwischen dem Kühlmittel und der inneren Behälterwand aus und vermindern den Wirkungsgrad, mit dem Wärme durch die Behälterwand an das Kühlmittel abgegeben wird. Am Boden des Behälters hält jedoch die Schwerkraft das feste Kühlmittel dauernd in Kontakt mit der Bodenwand 31. In diesem Teil des Systems ist deshalb dauernd eine gute Wärmeleitung durch die Behälterwand in das im Behälter enthaltene Kühlmittel vorhanden. In diesem Zusammenhang kann ein Rippenmaterial 39 verwendet werden, welches so aufgebaut und ausgerichtet ist, daß es Turbulenzen zusammen mit einer guten Strömungsverteilung erzeugt, so daß eine hochwirksame Wärmeübertragung stattfindet. In dem in Fig. 8 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Rippenstreifen ein streifiges oder lanzettenförmiges Material, so daß die Wellen nicht kontinuierlich und

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in einer Linie verlaufen sondern in diskontinuierlich versetzten Abschnitten. Der Streifen kann gegenüber der Strömungsrichtung des flüssigen Kühlmittels durch den Kanal 38 derart ausgerichtet sein, daß das Kühlmittel quer zu den Wellungen, anstatt in Längsrichtung derselben läuft. Dadurch wird die Turbulenz erhöht, und es erfolgt ein intensiverer Kontakt des flüssigen Kühlmittels mit den primären und sekundären Wärmeaustauschoberflächen. Eine hochwirksame Wärmeübertragung führt dauernd am Boden 31 über die Betriebsperiode der Behälter-Wärmeaustauschereinheit hinweg. Die Rippenstreifen 36 und 37 können ähnlich wie der Rippenstreifen 39 ausgebildet sein und können so orientiert sein, daß eine Strömung quer zu den Wellungen erfolgt. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Rippenstreifen 36 und 37 derart angeordnet, daß eine Strömung in Längsrichtung der Wellungen erfolgt.

Der Zusammenbau der Einheit ergibt sich aus der vorstehenden Beschreibung und aus den Figuren der Zeichnungen. Die Baugruppe, die den inneren Behälter und die zugehörigen Teile umfaßt, kann als Unterbaugruppe zusammengebaut werden und in dieser Form in den äußeren Behälter eingesetzt werden. Die Teile können in einfacher Weise miteinander verbunden werden. Der innere Behälter, die Rippenstreifen 36, 37 und 38, die Distanzstücke 32 und 33, der Ring 24, die Platte 15, die Plattensegmente Ί5 und 46 und die Ansätze 67 und 68 können eine gelötete oder geschweißte Einheit sein. Diese Teile werden zusammengesetzt und in einer Halterung gehalten und in Anwesenheit einer geeigneten eingesetzten Lötlegierung auf die Löttemperatur erhitzt und dann gekühlt. Die Teile sind auf diese Weise zu einer einheitlichen Baugruppe miteinander verbunden.

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Dabei werden die Wellungen der Rippenstreifen 36, 37 und 38 direkt mit dem inneren Behälter verbunden und sichern eine gute Wärmeleitung zwischen diesen Teilen.

Die Erfindung wurde unter Bezugnahme eines speziellen Ausführungsbeispiels erläutert. Es können Abänderungen durchgeführt werden, die im Rahmen der Erfindung liegen.

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Leerseife

Claims

MÜLLEH2OnE · IiSUTBL - SCHÖN · HBRTEL

PAT E N TA N WA LT E

DR. WOLFGANG MÜLLER-BORE (PATENTANWALT VON 1927 - 1975) DR. PAUL DEUFEL. DIPU-CHEM. DR. ALFRED SCHÖN. DIPU-CHEM. WERNER HERTEL. DIPL.-PHYS.

Hl/Gei.-U 1035

UNITED AIRCRAFT PRODUCTS, INC., Dayton, Ohio 45^01 / USA

Integrierter Kühlmittelvorratsbehälter und Wärmeaustauscher

Patentansprüche

Integrierter Kühlmittelvorratsbehälter und Wärmeaustauscher, der im allgemeinen in einer aufrechtstehenden Lage verwendet wird, gekennzeichnet durch

a) eine Baugruppe, die aus einem in einen äußeren Behälter eingesetzten inneren Behälter besteht, wobei der innere Behälter ein festes Kühlmittel aufnimmt, welches durch eine Wärmeübertragung durch die Wandung des inneren Behälters in das Kühlmittel sublimiert,

b) wobei der innere Behälter einen geschlossenen Boden aufweist, der das Kühlmaterial trägt,

c) Einrichtungen, mit denen Gas, das von dem Kühlmittel abgegeben wird, aus dieser Baugruppe abgeführt wird,

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d) Einrichtungen, mit denen ein umlaufendes fluides Medium, welches Wärme an einer relativ entfernten Stelle aufnimmt, in diese Baugruppe geführt und von dieser Baugruppe abgeführt wird und

e) Einrichtungen, mit denen dieses umlaufende fluide Medium mittels eines Weges durch die Baugruppe geführt wird, der zwischen den Behältern liegt, und zwar in einer Wärmeaustauschbeziehung mit der Bodenwandung des inneren Behälters.

Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenwände des inneren und äußeren Behälters sich in einem senkrechten Abstand voneinander befinden und daß der Raum zwischen diesen Bodenwandungen einen Kanal bildet, der diametral gegenüberliegende Seitenabschnitte der Baugruppe miteinander verbindet.

Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Behälter konzentrisch im Abstand voneinander angeordnet sind, daß Distanzstücke in Längsrichtung zwischen den Behältern angeordnet sind und Seitenräume begrenzen, deren untere Enden mit den entgegengesetzten Enden des Kanals verbunden sind und daß Offnungen im äußeren Behälter vorgesehen sind, die mit den Seitenräumen in der Nähe von deren oberen Enden verbunden sind.

Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Öffnungssegmente in diesen Seitenräumen angeordnet sind und zusammen mit langgestreckten Distanzstücken Einlaß- und Auslaßverteilungskammern bilden und daß der äußere Behälter Öffnungen hat, die mit den Verteilungskammern verbunden sind.

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5. Vorrichtung nach Anspruch *», dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter einen Verschluß zum Abschließen des oberen Endes der Baugruppe aufweist, daß dieser Verr Schluß einen Ring aufweist, der eine obere Verlängerung des inneren Behälters bildet, daß sich ein oberes Ende des inneren Behälters über die Durchlaßöffnungssegmente erstreckt und in den Ring eingreift, daß die langgestreckten Distanzstücke sich von den Durchlaßöffnungssegmenten nach oben erstrecken und in den Ring außerhalb des inneren Behälters eingreifen und daß obere und untere Begrenzungen der Verteilerkammern durch den Ring und durch die Durchlaßöffnungssegmente gebildet werden.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet, daß der Verschluß einen Ansatz aufweist, der einen Teil der Gasleitung bildet, und daß dieser Ansatz am inneren Ende mit dem Inneren des inneren Behälters verbunden ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschluß Anschlußstücke aufweist, die mit dem Inneren des inneren Behälters verbunden sind und eine automatische Druckentlüftung bilden, wenn im inneren Behälter der Druck über einen vorbestimmten hohen Wert ansteigt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,

daß in den Seitenräumen ein sekundäres Wärmeübertragungsmaterial angeordnet ist, welches flexible Rippen hat, welches sich zwischen einem Durchlaßöffnungssegment und einem unteren Ende des entsprechenden Raumes erstreckt, wobei die flexiblen Rippen den inneren Behälter umgeben und sich mit ihren Seiten bis zu den langgestreckten Distanzstücken erstrecken.

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9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen vorgesehen sind, die den Raum zwischen dem Boden des inneren und äußeren Behälters begrenzen und daß ein sekundäres Wärmeübertragungsrippenmaterial in diesem Kanal angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß das Rippenmaterial in diesem Kanal mit der Bodenwand des inneren Behälters verbunden ist, daß das Rippenmaterial in den Seitenräumen mit der Außenwand des inneren Behälters verbunden ist und daß das Rippenmaterial im Kanal und das Rippenmaterial in den Seitenräumen in seiner Orientierung festliegt.

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