DE3049526A1

DE3049526A1 - Waermeuebertrager, insbesondere kondensator fuer das kaeltemittel in waermepumpen

Info

Publication number: DE3049526A1
Application number: DE19803049526
Authority: DE
Inventors: Manfred Dr.-Ing. 7900 Ulm Hage
Original assignee: Wieland Werke AG
Current assignee: Wieland Werke AG
Priority date: 1980-12-30
Filing date: 1980-12-30
Publication date: 1982-07-08
Also published as: DE3049526C2; DK580481A; ATA539481A; DK148929C; SE8107827L; FR2497332B1; DK148929B; FR2497332A1; AT373687B

Description

Wärmeübertrager

Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager, insbesondere Kondensator für das Kältemittel in Wärmepumpen, der in einem mit Deckel und Boden abgeschlossenen, zylindrischen Behälter zwischen mittig angeordnetem Verteilerrohr und Sammelrohr parallel zueinander geschaltete Rohrschlangen für den Wasserdurchsatz aufweist, die in einer Ebene spiralförmig von innen nach außen und in einer in axialer Richtung versetzten Ebene spiralförmig von außen nach innen verlaufen, und der ein Druckrohr sowie ein Saugrohr für das Kältemittel aufweist.

Bei einem Wärmeübertrager der genannten Art, etwa nach dem DS-GM 7.825.43I, besteht die Möglichkeit, daß der durch das Druckrohr eingespeiste Kältemitteldampf nicht über die Rohrschlangen streicht und dort kondensiert, sondern in den Innenraum zwischen den Rohrschlangen ausweicht. Dieses Verhalten führt zu einer beträchtlichen Leistungsminderung des sogenannten "Topfkondensators". 3ei Topfkondensatoren oder sonst üblichen Kondensatoren mit Unterkühlungsschlange besteht ein zusätzlicher Nachteil darin, daß diese Kondensatoren nur in einer bestimmten Lage einbaubar sind.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Wärmeübertrager der genannten Art so auszubilden, daß bei Erweiterung seines Einsatzbereichs eine gleichmäßige Leistung gewährleistet ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß oberhalb der obersten Rohrschlange und unterhalb der untersten Rohrschlange jeweils ein Kältemittelprallblech angeordnet ist, das der benachbarten Rohrschlange anliegt.

Die Anordnung der beiden Prallbleche bewirkt, daß ein direktes Durchblasen des Kältemitteldampfs durch den Innenraum zwischen den Rohrschlangen weitgehend verhindert wird. Der eintretende Kältemitteldampf wird durch das erste Prallblech zwangsweise zu den Rohrschlangen geführt. Auch wenn ein Teil des Kältemitteldampfs über die Länge des Wärmeübertragers zum Innenraum ausweichen sollte, so wird er jedoch durch die Anordnung des zweiten Prallbleches durch die unterste Rohrschlange geführt und damit zur Kondensation renv;ungen.

Der erfindungsgemäß gestaltete Wärmeübertrager bietet zudem den Vorteil, daß er in einer um I8o° gedrehten Position eingesetzt werden kann.

Der Einsatz des Wärmeübertragers ist darüber hinaus unabhängig davon, ob Verteiler- und Sammelrohr sowie Druck- und Saugrohr auf derselben Seite oder auf getrennten Seiten des Wärmeübertragers angeordnet sind.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Kälternittelprallbleche am Verteiler- und Sammelrohr angeheftet, dabei schließt vorzugsweise das untere und/oder obere Prallblech Verteilerund Sanraelrohr ab.

ORIGINAL INSPECTED _9m%

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die den Kältemittelprallblechen benachbarten Rohrschlangen von den übrigen Rohrschlangen abgesetzt. Dies führt zu einer Unterkühlung des kondensierten Kältemittels, dabei wird gleichzeitig der Umkehrbarkeit des Wärmeübertragers Rechnung getragen. Um eine kompakte Ausführung des Wärmeübertragers zu erreichen und überdies ein eventuelles Klappern der Rohrschlangen zu verhindern, ist vorzugsweise jeweils mindestens ein Abstandshalter zwischen den abgesetzten und den übrigen Rohrschlangen vorgesehen. Darüber hinaus ist es vorteilhaft, die Rohrschlangen mit mindestens einem Spannband zu umgeben, das an den Stellen der Abstandshalter vorgesehen ist. Damit wird nur ein Minimum an Spannbändern benötigt. Wenn die Rohrschlangen in an sich bekannter Weise als Rippenrohrschlangen ausgebildet sind, dann ist es zweckmäßig, die Abstandshalter an die Rippen der Rohrschlangen anzulöten.

Die Erfindung wird anhand des folgenden Ausführungsbeispiels näher erläutert. Ss zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Wärmeübertragers mit nach einer Seite gerichteten Anschlüssen,

Fig. 2 einen Längsschnitt entsprechend Linie A-A nach Fig. 1, Fig. 3 einen Querschnitt entsprechend Linie B-B nach Fig. 2, Fig. 4 einen Längsschnitt entsprechend Linie C-C nach Fig. 3, Fig. 5 eine perspektivische Schnittzeichnung durch den unteren Teil des Wärmeübertragers und

Fig. 6-einen Längsschnitt durch einen um 18O° gedrehten Wärmeübertrager.

Der Wärmeübertrager 1 besteht aus einem zylindrischen Behälter 2 mit angeschweißtem, gev;ölbtem Deckel 3 und Boden 4. Durch den Deckel 3 sind etwa mittig ein Verteilerrohr 5 und ein Sammelrohr β für das Y.'asser geführt, die bis kurz über den Boden K reichen. Das Verteilerrohr 5 und das Sammelrohr β sind durch parallel zueinander geschaltete Rippenrohrschlangen 7 verbunden, die in einer Ebene spiralförmig von innen nach außen und in einer in axialer Richtung versetzten Ebene spiralförmig von außen nach innen verlaufen (vgl. insbesondere Fig. 3). In Fig. 5 wurden die Übergänge von den Rippenrohrschlangen 7 auf die . Rohre 5, β aus Gründen der Übersichtlichkeit fortgelassen.

In dem Deckel 3 ist ferner ein Druckrohr 8 für den Kältemittelda.^pf sowie ein Absaugrohr 9 für das kondensierte Kältemittelvcr~esehen, das durch das bis an den 3oden 4 reichende Absaugrohr 9 abgeführt wird.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind Verteiler- 5 und Samuelrohr 6 bzw. Druck- 8 und Absaugrohr 9 auf einer Seite des Wärmeübertragers 1 angeordnet. Die Rohrpaare können jedoch auch auf getrennten Seiten angeordnet sein. Außerhalb des Deckels 3 sind Verteiler- 5 und Sammelrohr 6 gerade geführt, während Druck- 8 und Saugrohr 9 gebogen ausfgeführt sind, um die Weiterführungen der Anschlüsse günstiger gestalten zu können.

Oberhalb der obersten Rippenrohrschlange 7' und unterhalb der untersten Rippenrohrschlange 7" sind Kältemittelprallbleche 10, 11

Copv

vorgesehen, die an den benachbarten Rippenrohrschlangen 7¹ bzw. 7" anliegen und so den Innenraum 12 abschirmen. Die Prallbleche 10, sind an das Verteiler- 5 und Sammelrohr 6 für das Wasser angeheftet, dabei schließt das untere Prallblech 11 diese Rohre ab.

Der durch das Druckrohr 8 eintretende Kältemitteldampf wird durch das Kältemittelprallblech 10 abgelenkt und entsprechend den eingezeichneten Pfeilen 13 geführt. Der wesentliche Teil des Dampfes streicht über die Rippenrohrschlangen 7, kondensiert und tropft in den unteren Teil des Behälters 2. Der Kältemittelstand ist dabei durch die Linie 18 angedeutet.

Sollte ein Teil des Dampfes über die Länge des 'Wärmeübertragers "1 in den Innenraum 12 ausweichen, so wird er wegen des unteren Prallbleches 11 zunächst durch die unterste Rippenrohrschlange 7" geführt (vgl. Pfeil 14) und kondensiert dort, so daß keine Bypasswirkung erfolgt. Das Kondensat wird dann anschließend durch das Absaugrohr 9 abgepumpt.

Zur Unterkühlung des Kondensats ist die unterste Rippenrohrschlange 7" von den übrigen Rippenrohrschlangen 7 abgesetzt. Wegen der gewünschten Umkehrbarkeit des Wärmeübertragers 1 ist die oberste Rippenrohrschlange 7" ebenfalls abgesetzt. Zur Abstützung der abgesetzten Rippenrohrschlangen 7' und 7" sind Abstandshalter 15 vorgesehen (vgl. insbesondere Fig. 4, 5), die beispielsweise als Profilstücke ausgebildet sein können. Um ein Klappern der Rohrschlangen 7. 7', 7" zu verhindern, sind die Rohrschlangen 7, 7', 7" ins-

CC Γ-

gesamt von zwei Kupfer-Spannbändern 16 umgeben, welche die Schlangen an den Stellen der Abstandshalter 15 umschließen, da sonst die abgesetzten Rippenrohrschlangen 7' und 7" eingedrückt würden oder eine separate Befestigung notwendig wäre.

Wie insbesondere aus Fig. k hervorgeht, sind die Abstandshalter 15 an die Rippen 17 der Rippenrohrschlangen 7, 7', 7" angelötet.

Fig. 6 zeigt analog die Verhältnisse bei einem gegenüber Fig. 1 um l80° gedrehten Wärmeübertrager 1. Die Bezifferung nach Fig. 1 wurde beibehalten. Der Unterschied gegenüber Fig. 1 besteht jetzt darin, da3 der Kältemitteldampf durch das Rohr 9 eingeführt und durch das Rohr 3 abgesaugt wird. Die Führung des Kältemitteldampfs wird durch den gewölbten Boden 4 begünstigt.

Beispiel: In einen zylindrischen Wärmeübertrager 1 der beschriebenen Art wurden sechs mittlere Rippenrohrschlangen 7 und jeweils zwei abgesetzte Rippenrohrschlangen 7' bzw· 7" eingebracht.

Die Rippenrohre wiesen 10 Rippen/cm auf, der Innendurchmesser des Rohres betrug 8 mm, die Wanddicke 0,8 mm. Die Rippen hatten eine Höhe von 1,5 mm.

Beim Einsatz des Kondensators sowohl in der Normallage als auch in der um 18O° gedrehten Lage ergaben sich glei-

ehe Leistungen für einen Wasserdurchsatz entsprechend einer Wassergeschwindigkeit von 0,5-2 m/s. Als Kältemittel wurde R22 verwendet.

Leerseite

Claims

V.'ieland-V.'erke AG 7900 υ im (Donau), 29.12.80 ka

TPT-2517

Patentansprüche :

1. Wärmeübertrager, insbesondere Kondensator für das Kältemittel in Wärmepumpen, der in einem mit Deckel und Boden abgeschlossenen, zylindrischen Behälter zwischen mittig angeordnetem Verteilerrohr und Sammelrohr parallel zueinander geschaltete Rohrschlangen für den V.'asserdurchsatz aufweist, die in einer Ebene spiralförmig von innen nach außen und in einer in axialer Richtung versetzten Ebene spiralförmig von au3en nach innen verlaufen, und der ein Druckrohr sowie ein Saugrohr für das Kältemittel aufweist,

dadurch gekennzeichnet,

da.: oberhalb der obersten Rohrschlange (7') und unterhalb der untersten Rohrschlange (7") jev;eils ein Plältemittelprallbleeh (10, 11) angeordnet ist, das der benachbarten Rohrschlange (7' bzw. 7") anliegt.

2. '..'ärmeübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

aa3 die Kältemittelprallbleche (10, 11) am Verteiler- (5) und Sammelrohr (6) angeheftet sind.

5· Wärmeübertrager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, da3 das untere und/oder obere Kältemittelprallblech (10, 11) Vertei ler- (5) und Sarnmelrohr (6) abschließt.

4. Wärmeübertrager nach den Ansprüchen 1 bis 3* dadurch gekennzeichnet,

da3 die den Kältemittelprallblechen (10, 11) benachbarten Rohrschlangen (7¹, 7") von den übrigen Rohrschlangen (7) abgesetzt sind.

5. ',-.'lirmeubertrager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, da3 jev;eils mindestens ein Abstandshalter (15) zwischen den abgesetzten Rohrschlangen (7' bzw. 7") und den übrigen Rohrschlangen (7) vorgesehen ist.

6. '„'ärmeübertrager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,

da3 die Rohrschlangen (7, 7', 7") von mindestens einem Spannband (16) umgeben sind, das an den Stellen der Abstandshalter (15) vorgesehen ist.

7. '.'armeübertrager nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,

da3 die Rohrschlangen (7, 7', 7") in an sich bekannter V/eise als Rippenrohrschlangen ausgebildet sind.

8. Warmeübertrager nach den Ansprüchen 5 bis 7* dadurch gekennzeichnet,

da3 die Abstandshalter (I5) an die Rippen (I7) angelötet sind.