DE2820587C2 - - Google Patents

Description

Im Hauptpatent ist eine Vorrichtung zum Transport von Wärme­ energie zwischen zwei Orten unterschiedlicher Temperatur be­ schrieben, bestehend aus mehreren nebeneinander angeordneten Wärmerohren, die mit einem an der Heizzone verdampfenden und an der Kühlzone kondensierenden Arbeitsmedium gefüllt sind, in denen das Kondensat ständig über geradlinige bzw. gestreckt verlaufende Transportzonen zur Heizzone zurückströmt, wobei die einzelnen Wärmerohre untereinander verbunden sind, so daß die so gebildete Rohrschlange aneinanderschließend mehrmals Heiz- und Kühlzonen durchläuft und wobei die Wärme­ rohre aus einer einzigen Rohrlänge gebildet sind und das Rohr als längsnahtgeschweißtes Wellrohr ausgebildet ist.

Die beschriebene Vorrichtung ist in hervorragender Weise ge­ eignet, Wärme aus strömenden Medien zu entziehen oder diesem zuzuführen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die im Hauptpatent beschriebene Vorrichtung dahingehend zu ver­ bessern, daß diese auch zum Wärmetausch zwischen dem Arbeits­ medium und massiven Bauteilen beispielsweise elektronischen Bauteilen, wie Thyristoren und dergleichen geeignet ist.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs er­ wähnten Art dadurch gelöst, daß im Bereich der Heizzone oder der Kühlzone ein in wärmeleitendem Kontakt zu den einzelnen Windungen des Rohres stehendes, balkenförmiges Element aus gut wärmeleitendem Material die einzelnen Windungen unter­ einander verbindet und daß das balkenförmige Element Wärme­ leitkontaktflächen zur Anordnung mindestens eines Wärme­ energie zu- oder abführenden Aggregates aufweist. Durch die Anordnung des balkenförmigen Elementes, welches aus Gründen der besseren Wärmeleitfähigkeit zweckmäßigerweise aus Kupfer hergestellt ist, läßt sich der Wärmetausch zwischen Festkörpern und Luft wesentlich verbessern. So wird beispielsweise die durch die Aggregate frei werdende Energie über das balkenförmige Element gleichmäßig auf die einzelnen Windungen verteilt, so daß die abzuführende Wärme­ leistung durch die Vorrichtung gemäß der Lehre der Erfin­ dung erhöht werden kann. Insbesondere bei einer Vorrichtung, bei welcher ein Wellrohr wendelförmig gewickelt ist, wird deren Leistung dadurch erhöht, daß das balkenförmige Element für jede Windung eine Ausnehmung aufweist, deren mit dem Wellrohr in Berührung stehende Oberfläche der Kontur des Wellrohres angepaßt ist. So ist es beispielsweise möglich, in das balkenförmige Element durch spanende Bearbeitung Ausnehmungen einzubringen, oder aber man stellt das balken­ förmige Element mit den Ausnehmungen durch Gießen her. Zu­ sätzlich können die Windungen mit dem balkenförmigen Element durch eine die Wärme gut leitende Lotschicht verbunden wer­ den. Hier hat sich zweckmäßigerweise ein Lot auf der Basis Kupfer-Silber als am besten geeignet herausgestellt.

Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung verläuft bei vertikaler Anordnung des balkenförmigen Elementes jede Windung geneigt zur Horizontalen und nahezu parallel zu den ihr benachbarten Windungen. Durch die leichte Neigung der einzelnen Windungen strömt das Kondensat aufgrund der Schwerkraft zur Heizzone zurück. Die Heizzone ist das balkenförmige Element, wenn dem strömenden Medium Wärme zugeführt wird, sie wird durch die Windungen dargestellt, wenn dem Medium Wärme entzogen wird. Danach richtet sich auch, in welcher Weise die Windungen geneigt sind. Weiter­ hin macht man sich durch eine vertikale Anordnung des bal­ kenförmigen Elementes zunutze, daß bei Erwärmung eines Gases die Konvektion durch nach oben strömendes erwärmtes Gas (Luft) erhöht wird. Um eine gute Luft-Umspülung der ein­ zelnen Windungen zu erreichen, können diese im Abstand zu­ einander angeordnet sein.

Die Erfindung ist anhand eines in der Figur schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

In der Figur ist eine Wärmeübertragungseinrichtung darge­ stellt, welche aus einem gewellten Kupferrohr 1 besteht, welches in Form einer Wendel gewickelt ist. Das Kupfer­ wellrohr 1 wird, wie im Hauptpatent beschrieben, zunächst evakuiert und in genau bemessener Weise mit einem Arbeits­ medium gefüllt und dann vakuumdicht verschlossen. Parallel zur Achse der Wendel wird von außen ein balkenförmiges Element 5 aus Kupfer angelötet, welches Ausnehmungen 6 für jede Windung aufweist. Damit das Kondensat aufgrund der Schwerkraft zur Heizzone 3 zurücktransportiert werden kann, sind die einzelnen Windungen des Kupferwellrohres 1 unter einem Winkel α zur Längsachse des balkenförmigen Ele­ mentes 5 ausgerichtet, welcher kleiner als 90° ist. An dem balkenförmigen Element können in gut wärmeleitendem Kontakt nun Wärmeerzeuger 7, beispielsweise elektronische Bauelemente wie Thyristoren, angebracht werden. Im umge­ kehrten Betriebsfall weisen die Windungen eine Neigung von etwas mehr als 90° zur Vertikalen auf.

Die von den Wärmeerzeugern frei werdende Wärmeenergie wird auf das balkenförmige Element 5 übertragen, welches wiederum aufgrund seiner guten thermischen Leitfähigkeit diese auf die einzelnen Windungen des Kupferwellrohres 1 weitergibt. Das im Bereich der Heizzone 3 befindliche flüssige Arbeits­ medium wird durch die zugeführte Wärmeenergie verdampft und strömt dabei aufgrund des Druckunterschiedes in den Bereich der Kühlzone 4, wo es kondensiert und aufgrund der ge­ neigten Anordnung der einzelnen Windungen zur Heizzone 3 zurückströmt. Die Kühlung im Bereich der Kühlzone kann noch durch eine Zwangskonvektion, beispielsweise durch einen nicht dargestellten Ventilator, erhöht werden.

Neben dem in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiel könnte es darüber hinaus denkbar sein, die balkenförmigen Ele­ mente 5 zweier gleichartiger Vorrichtungen wie oben beschrieben, wärmeleitend miteinander zu verbinden und diese Vorrichtung zum Wärmeaustausch zwischen zwei strömenden Medien zu verwenden. Es versteht sich dabei von selbst, daß bei der zweiten Vorrichtung dann die Kühl­ zonen mit den Heizzonen vertauscht sein müssen.

Ein weiteres Anwendungsbeispiel könnte darin bestehen, daß man mehrere Vorrichtungen mittels ihres balkenförmigen Elementes 5 an einer Rohrwandung anbringt, in welcher ein zu kühlendes Medium fließt.

Claims (7)

1. Vorrichtung zum Transport von Wärmeenergie zwischen zwei Orten unterschiedlicher Temperatur, bestehend aus mehreren nebeneinander angeordneten Wärmerohren, die mit einem an der Heizzone verdampfenden und an der Kühlzone kondensie­ renden Arbeitsmedium gefüllt sind, in denen das Kondensat ständig über geradlinige bzw. gestreckt verlaufende Transportzonen zur Heizzone zurückströmt, wobei die ein­ zelnen Wärmerohre untereinander verbunden sind, so daß die so gebildete Rohrschlange aneinanderschließend mehr­ mals Heiz- und Kühlzonen durchläuft und wobei die Wärme­ rohre aus einer einzigen Rohrlänge gebildet sind und das Rohr als längsnahtgeschweißtes Wellrohr ausgebildet ist, nach Patent 27 48 339, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Heizzone (3) oder der Kühlzone (4) ein in wärmeleitendem Kontakt zu den einzelnen Windungen des Rohres (1) stehendes balkenförmiges Element (5) aus gut wärmeleitendem Material die einzelnen Windungen unterein­ ander verbindet und daß das balkenförmige Element (5) Wärmeleitkontaktflächen zur Anordnung mindestens eines Wärmeenergie zu- oder abführenden Aggregates (7) auf­ weist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei dem ein Wellrohr wen­ delförmig gewickelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das balkenförmige Element (5) für jede Windung eine Ausnehmung (6) aufweist, deren mit dem Wellrohr (1) in Berührung stehende Oberfläche der Kontur des Wellroh­ res (1) angepaßt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das balkenförmige Element (5) aus Kupfer hergestellt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungen mit dem bal­ kenförmigen Element (5) durch eine die Wärme gut lei­ tende Lotschicht verbunden sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß bei vertikaler Anordnung des balkenförmigen Elementes (5) jede Windung geneigt zur Horizontalen und nahezu parallel zu den ihr benach­ barten Windungen verläuft.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungen im Abstand zueinander angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (1) aus Kupfer, Aluminium oder Edelstahl gefertigt ist.