DE3310237A1

DE3310237A1 - Heat exchanger for a heat pump or refrigerating machine

Info

Publication number: DE3310237A1
Application number: DE19833310237
Authority: DE
Inventors: Dirk Dipl.-Wirtsch.-Ing. 3501 Espenau Pietzcker
Original assignee: Autokuehler GmbH and Co KG
Current assignee: Autokuehler GmbH and Co KG
Priority date: 1983-03-22
Filing date: 1983-03-22
Publication date: 1984-09-27

Abstract

Heat exchanger for a heat pump or refrigerating machine, consisting of a plurality of chambers which are formed by parallel plates and through which there flows alternately a refrigerant or a medium which absorbs heat or dissipates heat, the chambers through which the refrigerant flows being subdivided by inserted pins into a multiplicity of parallel duct sections which are connected to one another inside each chamber in such a way that all the duct sections present in any chamber whatsoever form a flow duct which is wound in a meandering fashion and has a flow length which corresponds to a multiple of the length of an individual flow duct. Each flow duct thus formed is in each case assigned at least one inlet opening and one outlet opening for the refrigerant (Fig. 2)>. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher der im Oberbegriff des Anspruchs Λ definierten Gattung.The invention relates to a heat exchanger of the type defined in the preamble of claim Λ .

Wärmetauscher dieser Art sind bisher nur als überflutete Verdampfer bekannt (DE-OS.30 19 529), bei denen die von den Lamellen gebildeten Kanalabschnitte für das Kältemittel vertikal angeordnet sind und eine Vielzahl von parallelen Teilströmen des Kältemittels begrenzen. Derartige Verdampfer haben zwar den Vorteil, daß sie nach Art der Plattenkühlerbauweise und deshalb preisgünstig als kompakte Einheiten hergestellt werden können. Ihre Anwendung als trockene Verdampfer 1st Jedoch nicht möglich, weil die geradlinige Ausbildung der Kanalabschnitte keine vollständige Verdampfung des Kältemittels zuläßt, sofern diesen nicht eine überdimensionale Baulänge gegeben würde, was jedoch unerwünscht ist. Abgesehen davon enden die Kanalabschnitte beidseitig in Verteilerkästen, die nach Art der von der Kühlertechnik her bekannten Sammelkästen n.ur>gebildet sind. Dadurch ist eine gleichmäßige Verteilung des Kältemittels auf die verschiedenen Kanalabschnitte nicht möglich, was einen entsprechend ungleichmäßigen Durchsatz v.nd daher einen schlechten Wirkungsgrad, des gesamten Verdampfers zur Folge hat.Heat exchangers of this type are previously only known as flooded evaporators (DE-OS.30 19 529), in which the channel sections formed by the fins for the refrigerant are arranged vertically and limit a large number of parallel partial flows of the refrigerant. Such evaporators have the advantage that they can be manufactured in the manner of the plate cooler design and therefore inexpensively as compact units. Their use as a dry evaporator is not possible, however, because the straight design of the channel sections does not allow complete evaporation of the refrigerant unless it is given an oversized length, which is undesirable. Apart from this, the duct sections end on both sides in distribution boxes, which are only formed in the manner of the collecting boxes known from cooler technology. As a result, it is not possible to distribute the refrigerant evenly over the various duct sections, which results in a correspondingly uneven throughput and therefore poor efficiency of the entire evaporator.

Anstelle der eingangs bezeichneten Wärmetauscher werden daher bisher nahezu ausschließlich Verdampfer und Kondensatoren in Platten- oder Rippenrohr- bzw. Lamellenrohr-Bauweise eingesetzt. Die Plattenbauweise sieht dabei meistens Wärmetauscher vor, die aus Blechen oder Blechplatten zusammengeschweißt oder -gelötet sind und Kältemittel-Kanäle in Form von Sicken oder aufgeschweißten ,jtegen oder Rohren aufweisen. Nach der Rippenrohr- Oder Lamellenrohr-Bauweise hergestellte Wärmetauscher bestehen dagegen in der Regel aus vom Kältemittel durchströmten Rohrschlangen, auf die von außen Rippen oder Lamellen aufgesetzt sind. Beide Bauweisen verursachen hohe Herstellungskosten und. einen großen Raumbedarf. Dies giltInstead of the heat exchangers mentioned at the beginning, almost exclusively evaporators and condensers have been used so far Used in plate or finned tube or lamellar tube construction. The prefabricated construction looks at it mostly heat exchangers, which are welded or soldered together from sheet metal or sheet metal plates, and refrigerant channels in the form of beads or welded, jtegen or tubes. After the finned tube or There are heat exchangers manufactured using lamellar tube construction on the other hand, as a rule, through which the refrigerant flows Coiled pipes with ribs or fins attached from the outside. Both types of construction cause high manufacturing costs and. a large space requirement. this applies

vor allem dann, wenn Wärmetauscher mit mehreren parallel geschalteten Rohren oder Rohrschlangen vorgesehen s5.nd und das Kältemittel mit Hilfe von zusätzlichen Verteilern in Form von Spinnen auf die einzelnen Kanäle verteilt werden muß.especially when heat exchangers are provided with several pipes or coils connected in parallel s5.nd and the refrigerant with the help of additional distributors must be distributed in the form of spiders on the individual channels.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetauscher der eingangs bezeichneten Gattung in Form eines Verdampfers oder Kondensators zu schaffen, der einerseits bei gegebener Leistung eine kleine Baugröße aufweist, vergleichbar z.B. mit einem in Plattenbauweise hergestellten Kühler, der sich jedoch andererseits durch Kältemittel-Kanäle mit so großer Strömungslänge auszeichnet, daß er problemlos als trockener Verdampfer eingesetzt werden kann.The invention is therefore based on the object of providing a heat exchanger of the type indicated at the outset in the form to create an evaporator or condenser, on the one hand with a given power a has a small size, comparable e.g. with a radiator made in plate construction, but which on the other hand, through refrigerant channels with such a large flow length is characterized by the fact that it can be used as a dry evaporator without any problems.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen.The distinguishing features are used to solve this problem of claim 1 provided.

Die Erfindung bringt der? Vorteil mit sich, daß innerhalb ^eder Kältemittel-Kammer die vorhandenen Kanalabschnitte zu einem einzigen Strömungskanal großer Länge zusammengefaßt sind. Dadurch lassen sich bei vergleichsweise kleiner Baugröße hinreichend große Kanallängen realisieren, so daß das Kältemittel beim Durchströmen dieser Kanäle mit Sicherheit vollständig verdampft oder kondensiert wird«The invention brings the? The advantage is that the existing channel sections within ^ each refrigerant chamber are combined into a single flow channel of great length. This allows for comparatively smaller Realize sufficiently large duct lengths so that the refrigerant when flowing through these ducts with Safety is completely evaporated or condensed «

Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further advantageous features of the invention emerge from the subclaims.

Die Erfindung wird nachfolgend in Verbindung mit der beiliegenden Zeichnung an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es r-oigen:The invention is described below in connection with accompanying drawings of exemplary embodiments explained in more detail. It r-oigen:

Fig. 1 schematisch einen in den Kreislauf einer Wärmepumpe geschalteten Verc, ^rofer;Fig. 1 shows schematically a connected in the circuit of a heat pump Verc, ^ rofer;

Flg. 2 schematisch eine perspektivische Darstellung eines
erfindungsgemäßen Verdampfers;Flg. 2 schematically shows a perspective illustration of a
evaporator according to the invention;

Fig. 5 einen Längsschnitt durch den Verdampfer nach Fig. 2FIG. 5 shows a longitudinal section through the evaporator according to FIG. 2

in der Mittelebene einer Lamelle; ;■;in the central plane of a lamella; ; ■;

Fig. 4 eine Draufsicht auf den Verdampfer nach FIg. 2 bei4 shows a plan view of the evaporator according to FIG. 2 at

weggelassenem Verteilerkopf; . . ^!-omitted distributor head; . . ^! -

Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie V-V der Fig, 4;Figure 5 is a section along the line V-V of Figure 4;

Flg. 6 schematisch einen Wärmetauscher mit gewinkelten { Flg. 6 schematically a heat exchanger with angled {

Lamellen: undSlats: and

Fig. 7 einen Verteilerkopf für den Verdampfer nach Fig. 2
bis 5.FIG. 7 shows a distributor head for the evaporator according to FIG. 2
until 5.

Fig. 1 zeigt einen trockenen Verdampfer 1 mit vier nebeneinander angeordneten Kältemittel-Kanälen 2, deren Ausgänge
In eine Leitung 3 münden, die zu einem Verdichter 4 führt.
Der Ausgang des Verdichters 4 ist mit dem Kältemittel-EIn- ;" gang eines Kondensators 5 verbunden, an den ein im übrigen
nicht näher dargestelltes V/ärmevert el lungs syst em 6 angeschlossen Ist. Der Kältemittel-Ausgang des Kondensators 5 ^! ist mit dem Eingang eines Expansionsventils 7 verbunden,
deeσen Ausgang an den Eingangsabschnitt eines Kältemittel-Verteilers 8 angeschlossen ist, der eine der Zahl der KSltojnlttel-Kaaäle 2 entsprechende Anzahl von Ausgangsabschrltten aufweist, die mit je einem der Kältemittel-Ka- _; nä!Le 2 verbunden sind. :Fig. 1 shows a dry evaporator 1 with four juxtaposed refrigerant channels 2, their outlets
Open into a line 3 which leads to a compressor 4.
The output of the compressor 4 is connected to the refrigerant input; "input of a condenser 5, to which one otherwise
V / heat distribution system 6, not shown in detail, is connected. The refrigerant outlet of the condenser 5 ^! is connected to the inlet of an expansion valve 7,
the output is connected to the input section of a refrigerant distributor 8, which has one of the number of KSltojnlttel-Kaaäle 2 corresponding number of output steps, each with one of the refrigerant-Ka- _; next! le 2 are connected. :

Gemäß der bekannten Wirkungswelse eines derartigen Kälte- ; mittel-Kreislaufs verdampft das die Kanäle 2 durchströ-¹ I According to the known effects of such a cold; medium circuit evaporates the channels 2 through ¹ I

mende Kältemittel im Verdampfer 1 und entzieht dabei der ; Umgebung, z.B. der Außenluft oder einem Wärmeübertrager
in Form einer Sole, die erforderliche Verdampfungswärme» ;Mende refrigerant in the evaporator 1 and thereby removes the; Environment, e.g. the outside air or a heat exchanger
in the form of a brine, the required heat of vaporization »;

Der Verdichter 4 saugt den Kältemitteldampf an und ver- ·· The compressor 4 sucks in the refrigerant vapor and

dichtet diesen, während der nachgeschaltete Kondensator 5 den
verdichteten Kältemitteldampf kondensiert und Wärme an das
Wärmeverteilungssystem abgibt. Das dadurch verflüssigteseals this, while the downstream capacitor 5 den
compressed refrigerant vapor is condensed and heat is transferred to the
Heat distribution system emits. The liquefied thereby

Kältemittel strömt anschließend unter teilweiser Verdampfung durch das Exp ans ions ventil 7 zurück zum Verdampfer 1, tun den Kreislauf erneut zu "beginnen.Refrigerant then flows with partial evaporation through the expansion valve 7 back to the evaporator 1, do the cycle all over again "start.

Fig, 2 bis 5 zeigen einen erfindungsgemäßen Verdampfer 10, der im rechten Teil der Fig. 2 weggebrochen dargestellt ist, um seinen inneren Aufbau sichtbar zu machen. Der Verdampfer 10 ist aus einer Vielzahl von ebenen, gleich großen und rechteckigen oder quadratischen Platten 11 zusammengesetzt, die parallel zueinander angeordnet und durch Vierkantstäbe bzw. Profile 12 und 13 von rechteckigem oder quadratischem Querschnitt auf Abstand gehalten sind. Die Profile 12 bzw. 13 sind ,jeweils zwischen den oberen und unteren Enden der Platten 11 angeordnet und mit diesen verlötet oder verschweißt. Die Länge der Profile 12 und 13 entspricht der Länge der Platten 11, so daß zwischen diesen Kammern 14 und 15 entstehen. In die von den Profilen 12 abgegrenzten und zum Durchgang des Kältemittels bestimmten Kammern 14 sind mäander- bzw. winkelförmige Lamellen ^6 (Fig. 2) oder bogen- bzw. wellenförmige Lamellen 17 (Fig. 5) eingelegt. Die Seitenwandungen dieser Lamellen teilen die Kammern 14 in eine Vielzahl von parallelen Kanalabschnitten Ift und erstrecken sich jeweils bis zu den zugehörigen Platten 11, mit denen sie verlötet bzw. verschweißt sind. In die von den Profilen 13 abgegrenzten Kammern 15 sind dagegen Turbulatoren 19 eingelegt, deren Funktion noch erläutert wird.2 to 5 show an evaporator 10 according to the invention, which is shown broken away in the right part of FIG. 2 in order to make its internal structure visible. The evaporator 10 is composed of a plurality of flat, equally large, rectangular or square plates 11 which are arranged parallel to one another and are spaced apart by square bars or profiles 12 and 13 of rectangular or square cross-section. The profiles 12 and 13 are each arranged between the upper and lower ends of the plates 11 and soldered or welded to them. The length of the profiles 12 and 13 corresponds to the length of the plates 11, so that chambers 14 and 15 are formed between these. In the chambers 14 delimited by the profiles 12 and intended for the passage of the refrigerant, meandering or angular lamellae ^ 6 (FIG. 2) or curved or wave-shaped lamellae 17 (FIG. 5) are inserted. The side walls of these lamellas divide the chambers 14 into a plurality of parallel channel sections Ift and each extend as far as the associated plates 11, to which they are soldered or welded. In the chambers 15 delimited by the profiles 13, however, turbulators 19 are inserted, the function of which will be explained below.

Gemäß Fig. 2 besteht der Verdampfer 10 somit aus einem würfel- oder quaderförmig*^ Gehäuse, in eiern eine Vielzahl von benachbarten Kammern 14 bzw. 15 mit vertikalen und parallelen Mittolebenen ausgebildet ist, x^/obei in ^ede zweite Kammer '3 Turbulatoren 19 eingelegt sind, während die dazwischen liegenden Kammern 14 mit über ihre Länge durchlaufenden Lamellen ^S bzw. 17 versehen sind, die diese Kammern 14 in eine Vielzahl von parallelen, im wesentlichen gleich großen Kanalabschnitten unterteilen, die horizontale ^Λ"·\ώβη aufweisen und überein-nder angeordnet sind.According to FIG. 2, the evaporator 10 thus consists of a cube-shaped or cuboid-shaped housing in which a large number of adjacent chambers 14 or 15 are formed with vertical and parallel central planes, and there are 3 turbulators in each second chamber 19 are inserted, while the intervening chambers 14 are provided with continuous lamellae ^ S or 17, which subdivide these chambers 14 into a plurality of parallel, essentially equally large channel sections, which have horizontal ^Λ "· \ ώβη and are arranged one above the other.

.::-.=:! "J4-Ji" O v> 331UZ3V. :: -. = :! "J4-Ji" O v> 331UZ3V

An den seitlichen Enden des Verdampfers 10 sind zwischen den die Kammern 14 bildenden Platten 11, wie insbesondere Fig. 3 zeigt, vertikale Vierkantstäbe bzw. Profile 20 von rechteckigem oder quadratischem Querschnitt eingelegt, die sowohl die Kammern 14 als auch die Kanalabschnitte 18 an ihren seitlichen Enden abdichten. Außerdem weisen die in Fig. 2 oberen Profile 12 entsprechend Fig. 2 bis 4 an ihrem linken Ende Je eine durchgehende Einlaßöffnung 21 auf, die den Zufluß des Kältemittels in die zugehörige Kammer 14 ermöglicht. Entsprechend weisen die In Fig. 3 unteren Profile 12 an ihrem linken Ende Jeweils eine oder mehrere AuslaßSffnungen 22 auf, durch die das die zugehörige Kammer 14 durchströmende Kältemittel wieder ausfließen kann.At the lateral ends of the evaporator 10 are between the chambers 14 forming plates 11, such as in particular Fig. 3 shows vertical square bars or profiles 20 of rectangular or square cross-section inserted which seal both the chambers 14 and the channel sections 18 at their lateral ends. In addition, the in 2 upper profiles 12 corresponding to FIGS. 2 to 4 at their left-hand end each with a continuous inlet opening 21 which enables the refrigerant to flow into the associated chamber 14. Correspondingly, in FIG. 3 lower profiles 12 at their left end each have one or more outlet openings 22 through which the associated Chamber 14 flowing through refrigerant can flow out again.

GemM.3 Fig. 3 sind in den Seitenwänden 24 der Lamellen 16 bzw. 17 jeweils DurchtrittsÖffnungen 25 ausgebildet, die die Kanalabschnitte strömungsmäßig miteinander verbinden. Dabei. 1st die Anordnung erfindungsgemäß so getroffen, daß das in Fig. 3 rechte Ende des obersten Kanalabschnitts 18 mit dem entsprechenden Ende des nächsten Kanalabschnitts verbunden ist, während dessen in Fig. 3 linkes Ende durch eine weitere DuchtrittsÖffnung 25 mit dem entsprechenden Ende des dritten Kanalabschnitts usw. in Verbindung steht. Das durch die Einlaßöffnung 21 zuströmende Kältemittel kann somit in Richtung von Pfeilen 26 nacheinander alle Kanalatschnitte 18 der zugehörigen Kammer 14 seriell durchströmen, dabei einem mäanderförmigen Strömungskanal folgen, dessen Länge gleich einem Vielfachen der Länge eines einzelnen Kanalabschnitts 18 ist, und anschließend durch die Auslaßöffnungen 22 wieder ausströmen. Ein entsprechendes Strömungsbild wird in allen anderen vorhandenen Kammern¹ erhalten, so daß das Kältemittel den Verdampfer 10 entsprechend Fig. 2 in einer Vielzahl von parallelen Kammern 14 von oben nach unten durchströmt. Im übrigen sind die Kanal-3.C-chr.itte "S gegeneir.ar.der isoliert, so daJ3 nur die durch die Pfeile 26 bezeichnete bzw. die dazu entgegengesetzte Strömungsrichtung möglich ist.According to FIG. 3, passage openings 25 are formed in the side walls 24 of the lamellae 16 and 17, respectively, which connect the channel sections to one another in terms of flow. Included. If the arrangement according to the invention is made such that the right end of the uppermost channel section 18 in Fig. 3 is connected to the corresponding end of the next channel section, while its left end in Fig. 3 through a further through opening 25 with the corresponding end of the third channel section, etc. . is in communication. The refrigerant flowing in through the inlet opening 21 can thus flow serially through all the duct sections 18 of the associated chamber 14 one after the other in the direction of arrows 26, following a meandering flow duct, the length of which is a multiple of the length of an individual duct section 18, and then through the outlet openings 22 flow out again. A corresponding flow pattern is obtained in all other existing chambers ¹ , so that the refrigerant flows through the evaporator 10 according to FIG. 2 in a plurality of parallel chambers 14 from top to bottom. In addition, the channels are isolated from each other, so that only the direction of flow indicated by the arrows 26 or the opposite direction of flow is possible.

Da mit steigender Verdampfung des Kältemittels dessen Volumen und Strömungsgeschwindigkeit zunehmen und daher auch der Strömungswiderstand der Kanalabschnitte 18 steigt, 1st es zweckmäßig, in größerer Entfernung von den Einlaßöffnungen 21 jeweils zwei oder mehrere Kanalabschnitte 18 durch Parallelführung zusammenzufassen, wie im unteren Teil der Fig. 3 angedeutet ist, um dadurch den Kanalquerschnitt zu vergrößern bzw. den Strömungswiderstand zu verringern, Because with increasing evaporation of the refrigerant, its volume and flow rate increase and therefore also the flow resistance of the channel sections 18 increases, if it is expedient at a greater distance from the inlet openings 21 to combine two or more channel sections 18 by parallel guidance, as in the lower one Part of Fig. 3 is indicated in order to enlarge the channel cross-section or to reduce the flow resistance,

Aufgrund d^r beschriebenen Ausbildung des Verdampfers können die Lamellen leicht so angeordnet und bemessen werden, daß sich die zur völligen Verdampfung des Kältemittels erforderlichen Oberflächen und Kanallängen ergeben. Dabei wird den Durchtrittsöffnungen 25 zweckmäßig ein so großer Querschnitt gegeben, daß der Umlenkwiderstand so klein wie möglich ist.Due to the described design of the evaporator can the fins can easily be arranged and dimensioned so that the necessary for complete evaporation of the refrigerant Surfaces and channel lengths result. The passage openings 25 are expediently so large Cross-section given that the deflection resistance is as small as possible.

Die Wärmezufuhr zum Kältemittel erfolgt mittels der von Wasser oder einer Sole durchströmten Kammern 15, die mit den vom Kühlerbau her bekannten Turbulatoren 19 versehen sind, die den Wärmeübergang vom Wärme abgebenden Medium an das Kältemittel verbessern sollen und dazu zweckmäßig mit den Wänden der Kammern 15 verlötet oder verschweißt sind. Zur weiteren Verbesserung des Wärmeübergangs sollten sowohl die mit den Platten 11 direkt in Verbindung stehenden Wandteile als auch die dazu senkrechten Seitenwände 2h der Lamellen 16 bzw. 17 eine ausreichende Wandstärke besitzen. Die Anwendung der Lamellen 16 bzw. 17 bringt nämlich gegenüber den bisher üblicherweise verwendeten Rohren den wesentlichen Vorteil mit sich, daß der Wärmeübergang nicht nur über die Platten 11 und die damit verbundenen oberen und unteren Wandteile, sondern auch von den Platten 11 zu den Seitenwänden 24 und von dort quer in das Kältemittel erfolgen kann. Dadurch steht eine wesentlich größere Fläche als bisher für die Wärmeübertragung zur Verfügung.The heat is supplied to the refrigerant by means of the chambers 15 through which water or brine flows, which are provided with the turbulators 19 known from radiator construction, which are intended to improve the heat transfer from the heat-emitting medium to the refrigerant and which are expediently soldered to the walls of the chambers 15 or welded. To further improve the heat transfer, both the wall parts directly connected to the plates 11 and the side walls 2h of the slats 16 and 17 perpendicular thereto should have a sufficient wall thickness. The use of the lamellas 16 or 17 has the significant advantage over the tubes commonly used hitherto that the heat transfer not only via the plates 11 and the associated upper and lower wall parts, but also from the plates 11 to the side walls 24 and from there transversely into the refrigerant. This means that a much larger area is available for heat transfer than before.

Anstelle der in Fig. 2 "bis 5 dargestellten Lamellen 16 bzw. 17 können Lamellen 27 verwendet werden, die entsprechend Fig. 6 zicksackförmige oder auch auf andere Weise gewinkelte Seitenwände aufweisen und dadurch eine Verbesserung des Wärmeübergangs im Vergleich zu glatt- bzw. ebenwandigen Lamellen ermöglichen.Instead of the slats 16 shown in FIGS. 2 ″ to 5 or 17, slats 27 can be used, the zig-zag-shaped according to FIG. 6 or in some other way have angled side walls and thus an improvement in the heat transfer compared to smooth or allow even-walled slats.

Bei der Fertigung der erfindungsgemäßen Wärmetauscher lassen sich vorteilhaft insbesondere die beim Bau von Aluminiumkühlem gewonnenen Erfahrungen und dazu ohnehin vorhandenen Vorrichtungen ausnutzen. Wie Aluminiumkühler können die Wärmetauscher dadurch montiert werden, daß ggf. plattierte, aus Aluminium bestehende und von Kühlerherstellern für andere Zwecke auf Lager gehaltene Lamellen, Turbulatoren, Profile und Platten gestapelt und dann miteinander verlötet werden.Let in the manufacture of the heat exchanger according to the invention In particular, the experience gained in the construction of aluminum coolers and those already available are advantageous Exploit devices. Like aluminum coolers, the heat exchangers can be installed by clad, if necessary, fins, turbulators made of aluminum and kept in stock by cooler manufacturers for other purposes, Profiles and panels are stacked and then soldered together.

Zur Verteilung des Kältemittels auf die vorhandenen Kammern 14 ist ein insbesondere in Fig. 7 dargestellter Verteilerkopf 28 vorgesehen, der eine Vielzahl von Querbohrungen 29 aufweist, die mit den Einlaßöffnungen 21 in Verbindung stehen. Mit den Auslaßöffnungen 22 ist dagegen ein quer über den Verdampfer 10 erstreckter Sammelkasten 30 verbunden. Entsprechende Sammelkasten 31 dienen an den beiden ,Seiten des Verdampfers zum Zu- bzw. Abführen des Wärme abgebenden Mediums, so daß dieses in Fig. 2 im wesentlichen von links nach rechts bzw. umgekehrt und damit senkrecht zu dem von oben nach unten strömenden Kältemittel durch den Verdampfer geleitet wird.A distributor head, shown in particular in FIG. 7, is used to distribute the refrigerant to the existing chambers 14 28 is provided, which has a plurality of transverse bores 29, which with the inlet openings 21 in connection stand. With the outlet openings 22 is against it a collecting box 30 extending across the evaporator 10 is connected. Corresponding collection box 31 are used to both sides of the evaporator for supplying and removing the heat-emitting medium, so that this in FIG. 2 essentially from left to right or vice versa and thus perpendicular to the refrigerant flowing from top to bottom is passed through the evaporator.

Der Verteilerkopf 28 ist entsprechend Fig. 7 wie der Verdampfer 10 aus Aluminiumteilen zusammengesetzt und mit diesem verlötet oder verschweißt. Er enthält eine durch eine Längsbohrung 29 in Form einer Blindbohrung gebildete, von einer umlaufenden Wand 30 begrenzte Kammer 31„ die über einen vorgeschalteten Ringabschnitt 32, der beispielsweise mit einem Innengewinde zum Anschluß an eine Schlauch-Like the evaporator 10, the distributor head 28 is composed of aluminum parts and with this soldered or welded. It contains one formed by a longitudinal bore 29 in the form of a blind bore, by a circumferential wall 30 delimited chamber 31 “the via an upstream ring section 32, which for example with an internal thread for connection to a hose

leitung versehen ist, mit dem Expansionsventil 7 verbunden werden kann. Die Wand 30 ist von senkrecht zur Längsbohrung 29 verlaufenden, auf einer Linie nebeneinander liegenden Querbohrungen 33 durchsetzt, deren Abstände den Abständen der Einlaßöffnungen 21 des Verdampfers 10 entsprechen und durch die das in die Kammer 31 eintretende Kältemittel den Verteilerkopf wieder verlassen kann. In dem aus Fig. 2 ersichtlichen montierten Zustand des Verteilerkopfs 28 verläuft je eine Querbohrung 33 koaxial mit je einer Einlaßöffnung 21.line is provided with the expansion valve 7 can be connected. The wall 30 is perpendicular to the longitudinal bore 29 extending, on a line side by side transverse bores 33 penetrated, the distances of which the The distances between the inlet openings 21 of the evaporator 10 and through which the chamber 31 enters Refrigerant can leave the distributor head again. In the assembled state of the distributor head which can be seen from FIG 28 each has a transverse bore 33 running coaxially with an inlet opening 21 each.

Damit das Kältemittel gleichmäßig auf alle Kammern 14 verteilt wird, können den Querbohrungen 33 - in Richtung der Längsbohrung 29 vom Ringabschnitt 32 bis zu deren Ende betrachtet - abnehmende Querschnitte gegeben werden. Hierdurch kann erreicht werden, daß der Durchsatz durch jede Querbohrung 33 trotz allmählicher Abnahme des Staudrucks in der Kammer 31 im wesentlichen gleich ist. Weiterhin ist es möglich, die Dosierung über die Länge der Querbohrungen 33 zu steuern. Werden diese beispielsweise von außen her derart mit Ansenkungen bzw. Querschnittserweiterungen abnehmender Länge versehen, daß sie - in Richtung der Längsbohrung 29 betrachtet - eine zunehmende Länge erhalten, die in der Nähe des Ringabschnitts 32 am kleinsten und am Ende der Längsbohrung 29 am größten ist, dann können die die Querbohrungen 33 durchströmenden Kengen an Kältemittel trotz des abnehmenden Staudrucks im wesentlichen gleichgemacht werden. Schließlich kann eine in Richtung der Längsbohrung zunehmende Länge der Querbohrungen auch dadurch realisiert werden, daß anstatt einer zylindrischen eine keilförmige oder konische Längsbohrung vorgesehen wird, die nahe dem Ringabschnitt 32 ihren größten Querschnitt besitzt. Hierdurch verringert sich auch der Arbeitsaufwand gegenüber den anderen Ausführungsformen, da die Querbohrungen 33 mit demselben Werkzeug gebohrt werden und die Ansenkungen weggelassen werden können.So that the refrigerant is evenly distributed to all chambers 14, the transverse bores 33 - in the direction the longitudinal bore 29 viewed from the ring section 32 to its end - decreasing cross-sections are given. In this way it can be achieved that the throughput through each transverse bore 33 despite a gradual decrease in the dynamic pressure in chamber 31 is essentially the same. It is also possible to adjust the dosage over the length of the Control transverse bores 33. If, for example, these are provided from the outside with countersinks or cross-sectional enlargements provided with decreasing length that they - viewed in the direction of the longitudinal bore 29 - an increasing length obtained, which is smallest in the vicinity of the ring section 32 and largest at the end of the longitudinal bore 29, then can substantially reduce the amount of refrigerant flowing through the transverse bores 33 despite the decreasing dynamic pressure be made equal. Finally, the length of the transverse bores can increase in the direction of the longitudinal bore can also be realized that instead of a cylindrical a wedge-shaped or conical longitudinal bore is provided, which near the ring section 32 has its largest cross section owns. This also reduces the amount of work compared to the other embodiments, since the transverse bores 33 are drilled with the same tool and the countersinks can be omitted.

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Aus fertigungstechnischen Gründen kann die keilförmige oder konische Längst)ohrung, die schwierig herzustellen ist, entsprechend Fig. 7 durch eine Längsbohrung angenähert werden, die aus mehreren, vorzugsweise zylindrischen Abschnitten 34 bis 36 mit in Strömungsrichtung stufenförmig kleiner werdenden Querschnitten besteht.For manufacturing reasons, the wedge-shaped or conical longitudinal bore, which is difficult to manufacture, approximated by a longitudinal bore as shown in FIG. 7 are made up of several, preferably cylindrical sections 34 to 36 with in the direction of flow there is gradually smaller cross-sections.

Bei allen beschriebenen Ausführungsformen kann durch individuelles Ausfeilen der Querbohrungen 33 eine Feinabstimmung vorgenommen werden, um einen gleichmäßigen Durchsatz an Kältemittel durch alle Querbohrungen 28 und damit auch alle Kammern 13 zu erhalten.In all of the described embodiments, individual Filing of the transverse bores 33 fine-tuning to be made to a uniform To obtain throughput of refrigerant through all transverse bores 28 and thus also all chambers 13.

Aus strömungstechnischen Gründen wäre es ideal, wenn der Durchsatz an Kältemittel durch alle Kammern 14 des Verdampfers 10 gleich groß wäre. Dies ist jedoch nicht sichergestellt, da die aus den Lamellen 16 und 17 gebildeten Kanalabschnitte 18 unterschiedliche Strömungswiderstände aufweisen können. Dies hat zur Folge, daß der Strömungswiderstand Jeder Kammer 14 auf den Kältemitteldurchsatz durch die zugehörige Querbohrung 33 rückwirkt und damit auch die StrÖmungsverhältnisse in der Kammer 31 des Verteilerkopfs 28 beeinflußt. Um derartige Rückwirkungen zu vermeiden, münden die Austrittsseiten aller Querbohrungen 33 vorzugsweise in einer Längsnut 37 des Verteilerkopfs 28, die die Einlaßöffnungen 21 des Verdampfers "¹O von den Querbohrungen 33 abkoppelt und einen Druckausgleich ermöglicht. Die Längsnut 37 schafft somit definierte Verhältnisse zwischen den Sintritts- und Austrittsseiten aller vorhandenen Querbohrungen 33 und macht dadurch solche Rückwirkungen auf die StrÖmungsverhältnisse in der Längsbohrung 29 weitgehend unmöglich, die von unterschiedlichen Strömungswiderständen innerhalb der Kammern 14 verursacht sein könnten.For fluidic reasons, it would be ideal if the throughput of refrigerant through all of the chambers 14 of the evaporator 10 were the same. This is not ensured, however, since the channel sections 18 formed from the lamellae 16 and 17 can have different flow resistances. This has the consequence that the flow resistance of each chamber 14 reacts on the refrigerant throughput through the associated transverse bore 33 and thus also influences the flow conditions in the chamber 31 of the distributor head 28. To avoid such reactions, the outlet sides open all the transverse bores 33 is preferably in a longitudinal groove 37 of the manifold head 28 which decouples the inlet openings 21 of the evaporator ^"1 O of the cross-bores 33 and allows pressure equalization. The longitudinal groove 37 thus provides defined ratios between the Sintritts - And exit sides of all existing transverse bores 33 and thereby makes such reactions on the flow conditions in the longitudinal bore 29 largely impossible, which could be caused by different flow resistances within the chambers 14.

Zusätzlich oder alternativ kann eine der Längsnut 37 entsprechende Nut in der Außenwand des Gehäuses desAdditionally or alternatively, a groove corresponding to the longitudinal groove 37 in the outer wall of the housing of the

Verdampfers 10 ausgebildet sein und die Eintrittsenden der Einlaßöffnungen 21 miteinander verbinden.Evaporator 10 be formed and connect the inlet ends of the inlet openings 21 to one another.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, die sich auf vielfache Weise abwandeln lassen. Die Turbulatoren 19 können beispielsweise in bestimmten Fällen weggelassen werden. Dies gilt insbesondere dann, wenn eine Sole mit einem geringen Anteil an Glykol verwendet wird. Erst bei einem Glykolanteil im Wasser von beispielsweise wenigstens 30 % gewinnen die Turbulatoren an Bedeutung, weil die Sole sich dann wie Schmieröl verhält und mit zunehmendem Glykolanteil einen immer kleiner werdenden Wärmeübergangskoeffizienten besitzt.The invention is not restricted to the exemplary embodiments described, which can be modified in many ways. The turbulators 19 can, for example, be omitted in certain cases. This is especially true when a brine with a low percentage of glycol is used. The turbulators only become more important when the proportion of glycol in the water is at least 30 % , for example, because the brine then behaves like lubricating oil and, as the proportion of glycol increases, its heat transfer coefficient becomes smaller and smaller.

Die Turbulatoren können weiter dann entfallen, wenn der anhand Fig. 2 bis 5 beschriebene Verdampfer im entgegengesetzten Sinn, d.h. als Kondensator verwendet wird und dann einerseits den Kälteraitteldampf kondensiert, andererseits Wärme an das Wasser eines Wärmeverteilungssystems abgibt. Bei dieser Anwendungsform kann auch der spezielle Verteilerkopf nach Fig. 7 fehlen, da das Kältemittel in der Dampfphase zugeführt wird und sich daher andere Strömungsverhältnisse als bei Zuführung einer Flüssigkeit ergeben.The turbulators can also be omitted if the evaporator described with reference to FIGS. 2 to 5 is used in the opposite sense, ie as a condenser and then on the one hand condenses the refrigerant vapor and on the other hand gives off heat to the water of a heat distribution system. In this form of application, the special distributor head according to FIG. 7 can also be missing, since the refrigerant is supplied in the vapor phase and therefore different flow conditions result than when a liquid is supplied.

Schließlich kann der Verdampfer 10 anstatt als Wasser/ Kältemittel- oder Sole/Kältemittel-Wärmetauscher auch als Luft/Kältemittel-Wärmetauscher betrieben werden. In diesem Fall können die Kammern 15 wahlweise mit Turbulatoren oder mit den Lamellen 16 bzw. 17 ähnlichen Lamellen versehen sein. Bei dieser Anwendungsform können vor allem die Sammelkasten 51 fehlen. Außerdem wird der Wärmetauscher in diesem Fall in Richtung der Luftströmung zweckmäßig möglichst kurz ausgebildet, um einen kleinen Strömungswiderstand zu erhalten, während die dazu senkrechte Dimension verhältnismäßig groß "bemessen wird, um den erwünschten Verdampfungsgrad sicherzustellen.Finally, the evaporator 10 can also be used as a water / refrigerant or brine / refrigerant heat exchanger instead of Air / refrigerant heat exchangers are operated. In this case, the chambers 15 can optionally be equipped with turbulators or be provided with the slats 16 or 17 similar slats. In this form of application, above all the collecting boxes 51 are missing. Also, the heat exchanger in this case it is useful in the direction of the air flow Made as short as possible to minimize flow resistance to get, while the dimension perpendicular to it is "relatively large" dimensioned to the desired Ensure the degree of evaporation.

Anstatt aus Aluminium kann der Wärmetauscher auch aus anderen Materialien, z.B. Edelstahl wie Chrom/Nickel, hergestellt werden. Außerdem kann die Lage des Wärmetauschers abweichend von der Zeichnung an sich beliebig gewählt werden.Instead of aluminum, the heat exchanger can also be made of other materials, e.g. stainless steel such as chrome / nickel will. In addition, the position of the heat exchanger can be chosen as desired, deviating from the drawing.

Claims

Patent attorney
Physicist

D-35OO Kassel
3rüder-Grimm-P! Atz
n (05Q1) 1 53 35

D 5318

Autokühler-Gesellsche-ft mbH, 3520 Hofgeismar
Heat exchanger for a heat pump or refrigeration machine

Requests

/ 1, M Heat exchanger for a heat pump or refrigeration machine.

Standing out from a plurality of chambers (14, 15) formed by parallel plates (11) through which a refrigerant or a heat-absorbing or heat-releasing medium flows alternately, the chambers through which the refrigerant flows through inserted fins (* 6) in
a »plurality of pneumatic centrifugal oil duct sections (18) are subdivided, characterized in that the duct sections (10) within each chamber (14, 15) are connected to one another in such a way that all duct sections present in any chamber (14, 15) (18) a meandering one

the Uange
StroiQungskanal r, iz form a flow length corresponding to a multiple / an individual channel section, and there. For each flow channel formed in this way, at least one inlet opening (21) and one "outlet opening {?.?} for the
Kärtemittol is assigned.

2) V / är met from rather - ". ^ Ch Ansoruch 1, characterized in that the channel sections 'IS) through passage openings (?.' ■}) formed in the side walls (24) of the lamellae
are connected to each other.

3) heat exchanger according to claim 1 or 2, characterized in that that in the heat absorbing or «releasing medium flowed through chambers (15) turbulators (19) are inserted »

4) Heat exchanger according to at least one of claims 1 to 3, characterized in that the lamellae - (16,17), turbulators (19), plates (11) and the plates spaced profiles (12,13) are welded together or are soldered.

5) Heat exchanger according to at least one of claims 1 to 4, characterized in that the side walls of the fins (16,17) are angled (Fig. 6).

6) Heat exchanger according to at least one of claims 1 to 5, characterized in that the inlet openings (21) to all Flow channels are arranged on a line.

7) Heat exchanger according to claim 6, characterized in that for even distribution of the refrigerant on the existing flow channels a distributor head (28) is provided is, which has a longitudinal bore (29) and several, starting from this, at a distance from the inlet openings (21) has arranged transverse bores (33) and is welded or soldered to the heat exchanger in such a way that the transverse bores (33) are arranged coaxially to the inlet openings (21).

8) Heat exchanger according to claim 7, characterized in that successive transverse bores (33) in the flow direction considered, have decreasing cross-sections and / or increasing lengths *

9) Heat exchanger according to claim 7 or 8, characterized in that the longitudinal bore (29) in the flow direction a continuously or step-wise decreasing cross-section having.

10) heat exchanger according to at least one of claims 7 to 9, characterized in that between the exit sides the transverse bores (33) and the inlet sides of the inlet openings (21) have a longitudinal groove (37) connecting them is provided.