DE3122307A1

DE3122307A1 - Vorrichtung zur gleichmaessigen verteilung eines mediums auf mehrere parallele rohre

Info

Publication number: DE3122307A1
Application number: DE19813122307
Authority: DE
Inventors: Michael 7919 Jedesheim Böck; Manfred Dr.-Ing. 7900 Ulm Hage
Original assignee: Wieland Werke AG
Current assignee: Wieland Werke AG
Priority date: 1981-06-05
Filing date: 1981-06-05
Publication date: 1983-01-05
Also published as: SE8203487L; DK252082A; FR2507299B1; DK148949C; DK148949B; FR2507299A1; DE3122307C2; NL8201658A; BE893307A

Description

Vorrichtung zur gleichmäßigen Verteilung eines Mediums auf mehrere parallele Rohre

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur.gleichmäßigen Verteilung eines Mediums, insbesondere eines Flüssigkeits-Dampfgemisches, auf parallel geschaltete, in einer Endplatte befestigte Rohre eines Wärmeübertragers in Form eines Zuführungskanals, der an den Wärmeübertrager angeschlossen ist und eine von der Endplatte getrennte Bohrungsplatte aufweist, von deren Bohrungen aus sich jeweils Einspritzrohre in die einzelnen Rohre des Wärmeübertragers hinein erstrecken, wobei ggf. zwischen Endplatte und Bohrungsplatte eine Ein- oder AuslaufÖffnung vorgesehen ist.

Probleme der Medienverteilung treten bei Wärmeübertragern im wesentlichen beim sog. Teillastbetrieb auf, d. h. wenn der Medienstrom nicht den gesamten Querschnitt des Zuführungskanals füllt.

Bei einer Vorrichtung der genannten Art etwa nach der DE-AS 1.298.108 hat man versucht, die Probleme dadurch zu lösen, daß man durch die Verwendung von einzelnen Einspritzrohren eine größere Anzahl der Rohre des Wärmeübertragers mit dem Medium beaufschlagt. Aber auch hierdurch wird nur eine unvollkommene Verteilung des Mediums erreicht.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur vollständigeren, gleichmäßigen Verteilung eines Mediums anzugeben, die sich gleichzeitig bei geringem Platzbedarf leicht montieren läßt.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Bohrungen der Bohrungsplatte in mindestens einer waagerechten Reihe angeordnet sind.

Damit ergibt sich der große Vorteil, daß die erfindungsgemäße Verteilungsvorrichtung lageunabhängig einsetzbar und auf kleinstem .Raum unterzubringen ist.

Insbesondere im Verdampferbetrieb ergibt sich ein ruhiges Regeln eines thermostatisch gesteuerten Expansionsventils, das als Drossel verwendet wird. ■ .

Insbesondere bei waagerechter Einspritzung beaufschlagt das Medium alle Einspritzrohre gleichzeitig und gleichmäßig, sobald es durch das Aufstauen vor der Bohrungsplatte die unterste Reihe der Bohrungen erreicht hat.

Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung sind zwei Reihen Bohrungen vorgesehen, wobei die Bohrungen auf Lücke angeordnet sind; d. h. die Bohrungen .sind jeweils in einem räumlich eng begrenzten Bereich vorzusehen.

Bei waagerechter Einspritzung sind vorzugsweise die mit den mittleren Bohrungen verbundenen Einspritzrohre zu den oberen .Rohren des Wärmeübertragers geführt, die mit den äußeren Bohrungen verbundenen Einspritzrohre zu den unteren Rohren des Wärmeübertragers.

Es hat sich weiterhin als vorteilhaft herausgestellt, daß sich die Einspritzrohre mindestens 2 cm, insbesondere 5 cm, in die Rohre des Wärmeübertragers erstrecken.

Damit sich die Einspritzrohre leicht in die Rohre des Wärmeübertragers einführen lassen, muß natürlich der Außendurchmesser der Einspritzrohre kleiner sein als der lichte Innendurchmesser der Rohre des. Wärmeübertragers. Für eine optimale Gestaltung sind Außendurchmesser und Länge der Einspritzrohre entsprechend der Leistung des Wärmeübertragers dimensioniert. Vorzugsweise haben die Einspritzrohre unterschiedliche Länge. Je nach der gewünschten Leistung des Wärmeübertragers können also entsprechende Vorrichtungen auf Vorrat gehalten werden.

Insbesondere bei Einsatz des Wärmeübertragers (Verdampfers) in Klima-Anlagen mit Umkehrbetrieb, d. h. wenn der Verdampfer in Kondensatorbetrieb gefahren wird und dabei das Kältemittel in umgekehrter Richtung strömt, empfiehlt es sich, wenn der Außendurchmesser der Einspritzrohre wesentlich geringer als der lichte Innendurchmesser der Rohre ausgebildet ist und gleichzeitig das Kondensat durch eine zwischen Endplatte und Bohrungsplatte vorgesehene Auslauföffnung abgesaugt wird.

Zur Vermeidung eines teuren Formstücks empfiehlt es sich, wenn der Zuführungskanal über seine Länge denselben Querschnitt aufweist.

Zur Verringerung des Vordruckabfalls empfiehlt es sich darüber hinaus, wenn der Zuführungskanal ein düsenförmiges, mit der Bohrungsplatte verbundenes Übergangsstück aufweist, das vom Querschnitt des Zuführungskanals auf einen im wesentlichen schlitzförmigen Querschnitt führt, der die Bohrungen umfaßt.

Die Erfindung wird anhand der folgenden Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt:

Fig. .1 einen Längsschnitt durch einen Wärmeübertrager mit einer erfindungsgemäßen Verteilungsvorrichtung,

Fig'. 2a, 2b Querschnitte durch Wärmeübertrager und Vorrichtung nach Fig. 1,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch einen Wärmeübertrager mit einer erfindungsgemäßen Verteilungsvorrichtung, die zusätzlich ein Übergangsstück aufweist, und.

Fig. 4a, 4b Querschnitte nach Fig. 3.

Der Wärmeübertrager 1 nach den Fig. 1 und 3 weist eine Mantelrohrverlängerung 2 mit sieben inneren Rohren 3 bis 9 auf, deren Enden in einer Endplatte 10 eingebettet sind. Stirnseitig ist ein Zuführungskanal 11 angeschlossen. In dem konisch ausgebildeten Zuführungskanal 11 ist eine Bohrungsplatte 12 mit sieben Bohrungen 13 angeordnet, von denen ausgehend sich sieben Einspritzrohre 14 bis bis in die inneren Rohre 3 bis 9 hinein erstrecken. In Fig. 2b und

4b ist jeweils eine waagerechte Reihe von sieben Bohrungen 13 dargestellt.

Der'Außendurchmesser der Einspritzrohre 14 bis 20 ist kleiner als der lichte Innendurchmesser der inneren Rohre 3 bis 9, so daß sich die aus Zuführungskanal 11, Bohrungsplatte 12 und Einspritzrohren 14 bis 20 bestehende Einheit ohne Schwierigkeiten auf die äußere Mantelrohrverlängerung 2 schieben läßt. Insbesondere die Fig. 2a, 2b und 4a, 4b lassen die Zuordnung der einzelnen Einspritzrohre 14 bis 20 zu den inneren Rohren 3 bis 9 deutlich erkennen. So sind die mit den mittleren Bohrungen 13 verbundenen Einspritzrohre 14, 15, 16 zu den oberen Rohren 7, 8, 9 geführt, das Einspritzrohr 17 zu dem zentralen Innenrohr 6 und die mit den äußeren Bohrungen verbundenen Einspritzrohre 18, 19, 20 zu den unteren Rohren 3, 4, 5. Die Verbindung der einzelnen Einspritzrohre 14 bis 20 mit den Bohrungen 13 der Bohrungsplatte 12 ist in Fig. 2b und 4b durch Pfeile dargestellt.

Für die Befestigung der Bohrungsplatte 12 am Zuführungskanal 11 ist es ausreichend, wenn die Bohrungsplatte 12 nur an einigen Punkten an den Zuführungskanal 11 geheftet ist.

Beim Betrieb des Wärmeübertragers 1 als Verdampfer tritt das von einer (nicht dargestellten) Drossel (z. B. Expansionsventil) kommende Kältemittel-Dampfgemisch in Pfeilrichtung in den Zuführungskanal 11 ein und staut sich dort auf, bis es bei Erreichen der Bohrungsreihe gleichzeitig und gleichmäßig auf die Einspritzrohre 14 bis 20 und

damit auf die inneren 'Rohre 3 bis 9 verteilt wird. Im Zwischenraum zwischen der Mantelrohrverlängerung 2 und den Rohren 3 bis fließt Wasser.

Die Vorrichtung nach Fig. 3,.4a, 4b unterscheidet sich von der nach Fig. 1, 2a und 2b lediglich dadurch, daß der Zuführungskanal dort noch ein düsenförmiges Übergangsstück 21 aufweist, das von dem (dort kreisförmigen) Querschnitt des Zuführungskanals 11 auf einen schlitzförmigen Querschnitt führt, der die waagerechte Reihe der Bohrungen 13 umfaßt.

In Fig. 1 und .3 ist jeweils noch eine AuslaufÖffnung 22 zwischen Endplatte 10 und Bohrungsplatte 11 dargestellt, die bei dem in der Beschreibungseinleitung erwähnten Umkehrbetrieb von Bedeutung ist, d. h. wenn der Verdampfer im Kondensatorbetrieb gefahren wird.

Beispiel:

Der Einsatz einer erfindungsgemäßen Verteilungsvorrichtüng bei einem Koaxialverdampfer 1 (Windungszahl: 4,5; Wickeldurchmesser W480 mm) mit einem Mantelrohr von 54 χ 2 mm und sieben inneren Rohren 3 bis 9 mit einem lichten Innendurchmesser von 10,5 mm und einem Außendurchmesser von 14 mm zeigte gute Ergebnisse. Dabei wurden 15 cm lange Einspritzrohre 14 bis 20 der Abmessung 5 χ 1,2 mm verwendet, die jeweils 10 cm in die inneren Rohre 3 bis 9 hineinreichten. Es ergaben sich insbesondere bei den in Wärmepumpen vorkommenden Durchsatzbereichen erhebliche Leistungsverbesserungen.

Claims

Wieland-Werke AG 79 00 Ulm (Donau), 2.6.81 ka TPT-2583 Patentansprüche :

1. Vorrichtung zur gleichmäßigen Verteilung eines Mediums, insbesondere eines Flüssigkeits-Dampfgemisches, auf parallel geschaltete, in einer Endplatte befestigte Rohre eines Wärmeübertragers in Form eines Zuführungskanals, der an den "Wärmeübertrager angeschlossen ist und eine von der Endplatte getrennte Bohrungsplatte aufweist, von deren Bohrungen aus sich jeweils Einspritzrohre in die einzelnen Rohre des Wärmeübertragers hinein erstrecken, wobei ggf. zwischen Endplatte und Bohrungsplatte eine Ein- oder AuslaufÖffnung vorgesehen ist,-

dadurch gekennzeichnet,

daß die Bohrungen (13) der Bohrungsplatte (12) in mindestens
einer waagerechten Reihe angeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß zwei Reihen vorgesehen sind, wobei die Bohrungen (13) auf
Lücke angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach .Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den mittleren Bohrungen verbundenen Einspritzrohre (14, 15, 16) zu den oberen Rohren (7, 8, 9) des Wärmeübertragers (1) und

die mit den äußeren Bohrungen verbundenen Einspritzrohre (18, 19, 20) zu'den unteren Rohren (3, 4, 5) des Wärmeübertragers (1) geführt sind.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

daß sich die Einspritzrohre (14 bis 20) mindestens 2 cm in die Rohre (3 bis 9) erstrecken.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,

daß sich die Einspritzrohre (14 bis 20) mindestens 5 cm in die Rohre (3 bis 9) erstrecken.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,

daß Außendnrchmesser und Länge der Einspritzrohre (14 bis 20) entsprechend der Leistung des Wärmeübertragers (1) dimensioniert sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,

daß die Einspritzrohre (14 bis 20) unterschiedliche Länge aufweisen.

8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,

daß der Zuführungskarial (11) über seine Länge denselben Querschnitt aufweist.

9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuführungskanal.(11) ein düsenförmiges, mit der Bohrungsplatte (12) verbundenes Übergangsstück (21) aufweist, das vom Querschnitt des Zuführungskanals (11) auf einen im wesentlichen schlitzförmigen Querschnitt führt, der die Bohrungen (13) umfaßt.