DE3227206C2 - Wärmetauscher - Google Patents

Abstract

Wärmetauscher zur Abkühlung gefrierbarer Medien, der aus mindestens zwei benachbarten flachen Kammern mit einer Trennwand aus einem flüssigkeitsundurchlässigen, gut wärmeleitenden und dehnfähigen Werkstoff besteht, wobei das Kühlmedium durch die eine und das abzukühlende Medium durch die andere Kammer strömt.

Description

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Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

In der DE-OS 31 02 523 wird ein nach dem Gegenstromprinzip arbeitender Wärmetauscher zur Ausnutzung der Abluftwärme von Belüftungs- und Klimaanlagen, d. h. von Anlagen, deren Betriebsdruck wenige Millimeter Wassersäule beträgt und die in einem Temperaturbereich weit oberhalb des Gefrierpunktes von Wasser arbeiten, beschrieben. Die Durchströmkanäle dieses Wärmetauschers, die kammerförmig ausgebildet sein können, bestehen aus einzelnen wabenförmigen. anein- jo anderstoßenden Elementen aus dünnem Werkstoff wie Folienbahnen, üieser Wärmetauscher ist in seiner Anwendbarkeit beschränkt.

Bei einer Vielzahl technologischer Verfahren muß ein gefrierbares Medium häufig bis nar .- an seinen Gefrier- y₃ punki. wie z. B. während des Brauens das Bier, auf die Lagertemperatur von etwa -2°C abgekühlt werden. Hierbei wird, um den Kühlvorgang ökonomisch durchführen zu können, ein Kühlmedium (Kälteträger) verwendet, dessen Temperatur unterhalb des Gefrierpunktes des abzukühlenden Mediums liegt. Verringert sich aufgrund von Störungen im Prozßablauf der Strom des zu kühlenden Mediums erheblich, besteht die Gefahr, daß dasselbe gefriert und wegen der hierbei physikalisch bedingten Volumenausdehnung, den Wärnietauscher, in dem es abgekühlt' wird, zerstört. Derartigen Beschädigungen kann mi( aufwendigen Regeleinrichtungen entgegengetreten werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetauscher der im Oberbegriff des Patentanspruches I definierten Gattung zu schaffen, der frostsicher ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Wärmetauscher gelöst, der die im Kennzeichen des Anspruches 1 aufgeführten Merkmale aufweist.

Falls der Strom des zu kühlenden Mediums sich verringert und bezogen auf das Kühlmedium zu geringe Mengen desselben in den Wärmetauscher eintreten, wird demselben soviel Wärme entzogen, daß es im Wärmetauscher gefriert. Die von dem gefrierenden Medium ausgehenden Treibkräfte werden erfindungsgemäß von der Trennwand zwischen den einzelnen Kammern des Wärmetauschers aufgenommen, dessen sonstige Wandungen im wesentlichen unnachgiebig sind. Die Dehnfähigkeit der Trennwand bedingt, daß dieselbe sich unter b5 den Treibkräften in die Kammer des Wärmetauschers, durch die das Kühlmedium strömt, hineinwölbt, wodurch Schaden im Wärmetauscher nach der Erfindung durch das sich ausdehnende gefrierende Medium sicher verhindert werden. Diese Eigenschaften des Wärmetauschers bieten noch den Vorteil daß derselbe als Verdampfer einer Kälteanlage zur unmittelbaren Abkühlung eines gefrierbaren Mediums eingesetzt werden kann. Dabei hat es sich bewährt, die Trennwand wellenförmig zu gestalten, wodurch nicht nur deren Dehnfähigkeit verbessert, sondern auch deren Oberfläche vergrößert wird, was trot? kleiner Bauv/eise des Wärmetauschers auch bei geringen Temperaturdifferenzen zwischen den Medien große Leistungen zuläßt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird noch an Hand der Zeichnung erläutert, in der ein Wärmetauscher in schematischer Schnittansicht gezeigt ist.

Der dargestellte Wärmetauscher umfaßt zwei druckfeste Seitenkappen 1, 2 mit vorzugsweise rechteckiger Grundfläche. Zwischen diesen Seitenkappen 1,2 ist eine Vielzahl von Distanzringen 3. deren Querschnitt der Grundfläche der Seitenkappen 1,2 entspricht, angeordnet. In jeder Trennfuge zwischen zwei Distanzringen 3 sind Trennwände 4 dichtend festgeklemmt, die die aneinandergrenzenden Distanzringe 3 in scheibenförmige Kammern 5 und 6 unterteilen. Die Trennwände 4 sind wellenförmig und bestehen aus einem dehnfähigen, flüssigkeitsundurchlässigen und gut wärmeleitenden Werkstoff. Durch die Distanzringe 3 sowie die Seitenkappen 1 und 2 erstrecken swh nicht dargestellte Spannelemente, mit denen die Teile des Wärmetauschers flüssigkeits- und gasdicht zusammengehalten werden.

In den Wärmetauscher tritt von oben in Richtung der Pfeile A das abzukühlende Medium in die Kammern 5 ein. während das Kühlmedium, z. B. das sich entspannende Kältemittel einer Kältemaschine von unten in Richtung der Pfeile B in die Kammern 6 des Wärmetauschers eingeleitet wird. Das sich entspannende und verdampfende Kältemittel entzieht dabei dem zu kühlenden Medium in den Kammern 5 Wärme. Sollte aufgrund einer Störung in der Zufuhr des zu kühlenden Mediums in die Kammern 6 dessen Menge so gering werden, daß der vom Kältemittel in den Kammern 6 bewirkte Wärmcentzug das zu kühlende MediuTi gefrieren laßt, treten am Wärmetauscher keine Frostschäden auf: denn das sich in den Kammern 5 während des Gefrierens ausdehnende Medium wölbt die Trennwände 4 — wie es in strichpunktierten Linien veranschaulicht ist — in die Kammern 6 hinein. Vom Kältemittel in den Kammern 6 wird den Trennwänden 4 hierbei kein Widerstand entgegengesetzt, so daß deren Dehnfähigkeit sie vor Beschädigungen während des Gefrierens des abzukühlenden Mediums schützt. Nach dem Auftauen dieses Mediums nehmen die gewölbten Trennwände 4 ihre Ausgangslage wieder ein und ist der Wärmetauscher wieder betriebsfähig.

Die Breite der Distanzringe 3 kann in Abhängigkeit von der Art des abzukühlenden Medijms sehr gering sein und gegebenenfalls die Stärke eines Dichtungsringes haben, der zwischen zwei benachbarten Trennwänden 4 angeordnet wird.

Hierzu I Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Wärmetauscher zur Abkühlung gefrierbarer Medien bestehend aus mindestens zwei benachbarten flachen Kammern mit einer Trennwand aus einem flüssigkeitsundurchlässigen und gut wärmeleitenden Werkstoff, wobei das Kühlmedium durch die eine sowie das abzukühlende Medium durch die andere Kammer strömt, dadurch- gekennzeichnet, daß die Trennwand (4) aus einem dehnfähigen Werkstoff besteht.

2. Wärmetauscher nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (4) wellenförmig ist

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