DE4118289A1 - Waermetauscher-vorrichtung fuer kaeltetrockner an druckluftanlagen - Google Patents
Waermetauscher-vorrichtung fuer kaeltetrockner an druckluftanlagenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Wärmetauscher-Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs
1 angegebenen Gattung.
Druckluftanlagen der hier interessierenden Art dienen dazu, mittels eines Kompressors
erzeugte und unter einem Druck von z. B. bis 25 Bar stehende Druckluft bereitzustellen.
Diese Druckluft besitzt allerdings wie die atmosphärische Luft zumindest in europäischen
Bereichen einen hohen Feuchtigkeitsgehalt entsprechend einer relativen Luftfeuchtigkeit bis
zu 80% und mehr. Für viele Anwendungszwecke, z. B. in der Lebensmittel- und Papierin
dustrie oder im medizinischen Bereich, wird jedoch absolut trockene Luft benötigt. Es ist
daher bekannt, die vom Kompressor abgegebene Druckluft durch einen Kältetrockner zu
leiten, bevor sie ihrem Gebrauchszweck zugeführt wird, und ihr in diesem Kältetrockner
völlig die Feuchtigkeit zu entziehen.
Die Lufttrocknung erfolgt in der Regel in der Weise, daß die vom Kompressor kommende,
erhitzte Luft zunächst in einem Nachkühler auf eine Temperatur von z. B. 35-55°C
abgekühlt wird. Danach wird die Luft durch eine Wärmetauscher-Vorrichtung geleitet, die
einen Luft/Luft-Wärmetauscher und einen Kältemittel-Luft-Wärmetauscher aufweist.
Der Luft/Luft-Wärmetauscher dient dem Zweck, die auf ca. 35-55°C befindliche
Druckluft einerseits auf z. B. 20°C abzukühlen und andererseits die im Gegenstrom
zuströmende, von einem Wasserabscheider kommende und stark gekühlte Druckluft etwa
auf Raumtemperatur zu erwärmen, um zu vermeiden, daß an den Außenseiten der zu kalte
Luft führenden Leitungen oder Apparate eine Kältebrücke entsteht.
Dagegen dient der Kältemittel/Luft-Wärmetauscher dem Zweck, die vom Luft/Luft-
Wärmetauscher kommende, auf ca. 20°C abgekühlte Druckluft mittels eines Kältemittels,
z. B. Frigen, auf ihren Taupunkt abzukühlen, der in der Regel bei 2-3°C liegt. Dazu wird
das Kältemittel in bekannter Weise mittels eines Verdichters und eines Kondensators
verflüssigt, dann durch den Kältemittel/Luft-Wärmetauscher hindurch entspannt und
dadurch auf eine Temperatur von z. B. minus 2°C an dessen Eingang und plus 4°C an
dessen Ausgang gebracht, und danach wieder dem Verdichter zugeführt. Die dadurch auf
ihren Taupunkt abgekühlte Luft wird nach ihrem Durchgang durch den Kältemittel/Luft-
Wärmetauscher einem Wasserabscheider zugeführt, in dem ihr die Feuchtigkeit vollkom
men entzogen wird, und danach erneut durch den Luft/Luft-Wärmetauscher geleitet, indem
sie unter gleichzeitiger Abkühlung der noch warmen, von der Druckluftanlage kommenden
Druckluft etwa auf Raumtemperatur erwärmt wird.
Bei den bekannten Wärmetauscher-Vorrichtungen der beschriebenen Art bestehen die
beiden Wärmetauscher aus ineinandergesteckten, mit Lamellen od. dgl. versehenen,
vorzugsweise aus Kupfer oder Messing bestehenden Rohren. Derartige Wärmetauscher
entsprechen zwar im Hinblick auf den erforderlichen Wärmeübergang voll den geforderten
Ansprüchen, weisen jedoch auch zwei wesentliche Mängel auf. Ein Mangel darin,
daß die Herstellung der Wärmetauscher wegen der Vielzahl der erforderlichen Schweiß
nähte vergleichsweise aufwendig ist. Vor allem aber stört der Umstand, daß die Wärmetau
scher ein großes Bauvolumen haben, entsprechend große Verkleidungen und Isolier
materialien erfordern und daher auch zu einem Kältetrockner mit erheblichen Abmessun
gen und erheblichem Gewicht führen.
Der Erfindung legt die Aufgabe zugrunde, die Wärmetauscher-Vorrichtung der eingangs
bezeichneten Gattung so auszubilden, daß sie ein vergleichsweise kleines Volumen besitzt
und kostengünstiger herzustellen ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.
Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, daß eine Wärmetauscher-Vorrichtung in
Kompaktbauweise geschaffen wurde, die es ermöglicht, das für den gesamten Kältetrockner
benötigte Bauvolumen bis auf etwa ein Drittel des bisher benötigten Volumens zu ver
ringern. Da die Wärmetauscher der erfindungsgemäßen Wärmetauscher-Vorrichtung
außerdem vorzugsweise aus Aluminium gefertigt werden, führt die Erfindung auch zu einer
erheblichen Gewichtsreduzierung. Schließlich ist die erfindungsgemäße Wärmetauscher-
Vorrichtung kostengünstig herstellbar, wodurch sich die Gesamtkosten des Kältetrockners
merkbar verringern lassen.
Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung wird nachfolgend in Verbindung mit der beiliegenden Zeichnung an
Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer ersten Ausführungsform der erfin
dungsgemäßen Wärmetauscher-Vorrichtung;
Fig. 2 die Draufsicht auf die Wärmetauscher-Vorrichtung nach Fig. 1;
Fig. 3 eine Ansicht auf die Wärmetauscher-Vorrichtung in Richtung eines Pfeils X nach
Fig. 1, wobei ein mit einem Einlaßflansch versehener Sammelkasten längs der Linie III-III
der Fig. 2 geschnitten dargestellt ist;
Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV der Fig. 3;
Fig. 5 eine Seitenansicht eines Wärmetauscherblocks eines Luft/Luft-Wärmetauschers der
Wärmetauscher-Vorrichtung nach Fig. 1 und 2;
Fig. 6 die Draufsicht auf eine Passage für das eine Wärmeaustauschmedium des Wärme
tauscherblocks längs der Schnittlinie VI-VI der Fig. 5;
Fig. 7 die Draufsicht auf eine Passage für das andere Wärmeaustauschmedium des
Wärmetauscherblocks längs der Schnittlinie VII-VII der Fig. 5;
Fig. 8 eine Seitenansicht eines Wärmetauscherblocks eines Kältemittel/Luft-Wärmetau
schers der Wärmetauscher-Vorrichtung nach Fig. 1;
Fig. 9 die Draufsicht auf den Wärmetauscherblock längs der Schnittlinie IX-IX der Fig. 8;
Fig. 10 eine Ansicht des Wärmetauscherblocks nach Fig. 8 in Richtung eines Pfeils Y;
Fig. 11 schematisch eine Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform der erfin
dungsgemäßen Wärmetauscher-Vorrichtung;
Fig. 12 eine Draufsicht auf die Wärmetauscher-Vorrichtung nach Fig. 10 mit der in
Richtung eines Pfeils Z dargestellten Ansicht einer Einzelheit C;
Fig. 13 eine Ansicht der Wärmetauscher-Vorrichtung nach Fig. 11 in Richtung eines Pfeils
V und in vergrößertem Maßstab;
Fig. 14 einen Schnitt längs der Linie XIV-XIV der Fig. 12 in vergrößertem Maßstab;
Fig. 15 eine Seitenansicht eines Wärmetauscherblocks eines kombinierten Luft/Luft- und
Kältemittel/Luft-Wärmetauschers der Wärmetauscher-Vorrichtung nach Fig. 11; und
Fig. 16 die Draufsicht auf den Wärmetauscherblock längs der Schnittlinie XVI-XVI der
Fig. 15;
Fig. 17 eine Ansicht des Wärmetauscherblocks nach Fig. 15 in Richtung eines Pfeils W; und
Fig. 18 die Draufsicht auf den Wärmetauscherblock längs der Schnittlinie XVIII-XVIII der
Fig. 15.
Die Wärmetauscher-Vorrichtung nach Fig. 1 und 2 enthält einen Luft/Luft-Wärmetauscher
1 und einen Kältemittel/Luft-Wärmetauscher 2. Beide Wärmetauscher 1 und 2 sind nach
Fig. 1 übereinanderliegend angeordnet, wobei der Kältemittel/Luft-Wärmetauscher 2 unter
dem Luft/Luft-Wärmetauscher 1 liegt, obwohl es auch umgekehrt sein könnte.
Der Luft/Luft-Wärmetauscher 1 (Fig. 1) besteht aus einem Plattenwärmetauscher und
enthält einen Wärmetauscherblock 3 (Fig. 5-7) mit in Plattenbauweise hergestellten
Durchgängen 4 und 5, die jeweils in Richtung der eingezeichneten Pfeile, d. h. überwiegend
im Gegenstrom, von Luft durchströmt werden. Dabei tritt die Luft, wie Fig. 6 und 7 zeigen,
jeweils an einem Ende der Durchgänge 4 und 5 seitlich in diese ein und am gegenüberlie
genden Ende in Längsrichtung wieder aus. Die Durchgänge 4 und 5 sind außerdem
entsprechend Fig. 4 und 5 jeweils abwechselnd übereinander angeordnet.
Jeder Durchgang 4 wird von zwei zur Längsrichtung des Wärmetauscherblocks 3 parallelen,
an das in Fig. 6 linke Ende des Wärmetauscherblocks 3 grenzenden Leisten 6 und 7 mit im
wesentlichen quadratischem oder rechteckigem Querschnitt und zwei oberhalb bzw.
unterhalb derselben angeordneten, über die ganze Länge und Breite des Wärmetauscher
blocks 3 erstreckten Platten 8 gebildet. Am in Fig. 5 und 6 linken Ende sind die Durchgänge
6 offen. Dagegen sind die Durchgänge 4 an dem in Fig. 5 und 6 rechten Ende durch über die
Breite des Wärmetauscherblocks 3 erstreckte Leisten abgeschlossen, während gleichzeitig
die Leisten 6 kürzer als die Leisten 7 ausgebildet sind, damit die Durchgänge 4 entspre
chend Fig. 6 nicht zum rechten Ende, sondern zur Seite hin geöffnet sind und die Luft in
Richtung des eingezeichneten Pfeils von der Seite her einströmen kann. In die Durchgänge
4 sind im übrigen zweckmäßig übliche Lamellen 10 eingelegt, die in Fig. 5 nur teilweise
dargestellt sind und deren Passagen entsprechend Fig. 6 längs einer Linie 11 um 90°
umgelenkt sind.
Dagegen wird jeder Durchgang 5 nach Fig. 5 und 7 von zwei zur Längsrichtung des Wärme
tauscherblocks 3 parallelen, an das in Fig. 7 rechte Ende des Wärmetauscherblocks 3
grenzenden Leisten 14 und 15 mit im wesentlichen quadratischem oder rechteckigem Quer
schnitt und zwei weiteren, oberhalb bzw. unterhalb derselben angeordneten, über die ganze
Länge und Breite des Wärmetauscherblocks 3 erstreckten Platten 8 gebildet. Am in Fig. 5
und 7 rechten Ende sind die Durchgänge 5 offen. Dagegen sind die Durchgänge 5 am in Fig. 5
und 7 linken Ende durch über die Breite des Wärmetauscherblocks 3 erstreckte Leisten 16
abgeschlossen, während gleichzeitig die Leisten 14 als die Leisten 15 ausgebildet
sind, damit die Durchgänge 5 entsprechend Fig. 7 nicht zum linken Ende, sondern zur Seite,
zweckmäßig zu derselben Seite wie die Durchgänge 4 hin geöffnet sind und die Luft in
Richtung der eingezeichneten Pfeile von der Seite her einströmen kann. In die Durchgänge
5 sind im übrigen zweckmäßig Lamellen 17 eingelegt, die in Fig. 5 nur teilweise sichtbar sind
und deren Passagen entsprechend Fig. 7 längs einer Linie 18 um 90° umgelenkt sind.
Die Leisten 6, 7, 9 und 16, die jeweils zwischen ihnen angeordneten Platten 8 sowie die
zwischen je zwei Platten 8 angeordneten Lamellen 10 und 17 sind derart übereinanderge
stapelt, wie es von in Plattenbauweise hergestellten Wärmetauschern an sich bekannt ist,
und derart angeordnet, daß abwechselnd ein Durchgang 4 bzw. 5 entsteht und der Wärme
tauscherblock 3 nach oben und unten durch je eine Platte 8 abgeschlossen ist. Die Platte 8
und ggfs. auch die Leisten 6, 7, 9 und 16 bestehen vorzugsweise aus mit einem Lot plattier
ten Aluminium und werden in an sich bekannter Weise zunächst gestapelt und dann in
einem Luft- oder Vakuumofen oder auch in einem Flußmittelbad miteinander verlötet.
Die Leisten 6 und 14, die Leisten 7 und 15 sowie die Leisten 9 und 16 sind zweckmäßig
identisch ausgebildet, so daß sich entsprechend Fig. 5 und 7 eine symmetrische und
besonders kostengünstig herstellbare Ausbildung des Wärmetauscherblocks 3 ergibt. Die
Zahl der Durchgänge 4 und 5 richtet sich nach der erforderlichen Leistung des Wärmetau
scherblocks 3.
Der Kältemittel/Luft-Wärmetauscher 2 (Fig. 1) besteht aus einem kombinierten Rohr/Plat
ten-Wärmetauscher und enthält einen Wärmetauscherblock 20 (Fig. 8 bis 10) mit Durch
gängen 21 für ein Kältemittel und Durchgängen 22 für die Druckluft, wobei die Durchgänge
21 und 22 jeweils in Richtung der in Fig. 9 eingezeichneten Pfeile, d. h. überwiegend im
Gleichstrom, vom Kältemittel bzw. von der Druckluft durchströmt werden.
Die Durchgänge 21 für das Kältemittel bestehen aus Rohren mit rundem oder vorzugsweise
rechteckigem oder quadratischem Querschnitt, die zwischen je zwei über die Länge und
Breite des Wärmetauscherblocks 20 erstreckten Platten 23 angeordnet sind. Jeder Durch
gang 21 ist schlangenlinien- bzw. mäanderförmig erstreckt und weist eine Mehrzahl von
geraden Abschnitten 24 auf, die im Ausführungsbeispiel parallel zueinander und senkrecht
zur Längsachse und mit dichtem Abstand angeordnet sind. Je zwei benachbarte gerade
Abschnitte 24 sind entsprechend Fig. 9 durch um 180° gebogene Abschnitte 25 derart
verbunden, daß sich ein ununterbrochener Strömungspfad von einem Eingang 26 zu einem
Ausgang 27 ergibt. Wie insbesondere Fig. 8 und 10 zeigen, besteht jeder Durchgang 22 aus
zwei an den Seitenkanten von zwei parallelen Platten 23 erstreckten und diese auf Abstand
haltenden, in Längsrichtung des Wärmetauscherblocks 20 verlaufenden Leisten 28 und
zwischen den beiden Platten 23 angeordneten Lamellen 29 üblicher Bauweise. Die Durch
gänge 22 sind daher in Fig. 8 und 9 jeweils am rechten und linken Ende offen. Dabei ist die
Anordnung so getroffen, daß sich die Durchgänge 21 und 22 im Wärmetauscherblock 20
abwechseln, d. h. daß die Rohre (Durchgänge 21) beidseitig mit Platten 23 belegt und diese
zur Bildung der Durchgänge 21 durch die Leisten 68 auf Abstand gehalten sind. Nach
diesem Schema sind in Fig. 8 bis 10 drei Durchgänge 21 und vier Durchgänge 22 gebildet.
Außerdem können zwischen je zwei Platten 23, zwischen denen die die Durchgänge 21
bildenden Rohre angeordnet sind, noch parallel zu den geraden Abschnitten 24 verlaufende
Abschlußleisten 30 und am oberen und unteren Ende je eine Endplatte 31 vorgesehen sein.
Die verschiedenen Teile des Wärmetauscherblocks 20 bestehen wie die des Wärmetau
scherblocks 3 vorzugsweise aus Aluminium, insbesondere mit einem Lot plattiertem
Aluminium, und werden in an sich bekannter Weise zunächst gestapelt und dann miteinan
der verlötet.
Gemäß Fig. 1 bis 3 sind die Wärmetauscherblöcke 3 und 20 übereinander angeordnet und
fest miteinander verbunden, z. B. verlötet. Dabei sind die Durchgänge 5 dort, wo die Luft in
sie eintritt (Fig. 7), mit einem seitlich angesetzten und über die Höhe des Wärmetauscher
blocks 3 erstreckten Sammelkasten 33 flüssigkeitsdicht verbunden, der mit einem eine
Einlaßöffnung aufweisenden Einlaßflansch 34 versehen ist. Dagegen sind die Durchgänge 5
an ihren in Fig. 1 und 2 offenen rechten Enden durch einen über die Breite und Höhe
sowohl des Wärmetauscherblocks 3 als auch des Wärmetauscherblocks 20 erstreckten
Sammel- bzw. Umlenkkasten 35 mit den ebenfalls offenen rechten Enden der Durchgänge
22 (Fig. 10) des Wärmetauscherblocks 20 flüssigkeitsdicht verbunden. Weiterhin sind die
Durchgänge 4 des Wärmetauscherblocks 3 dort, wo die Luft in sie eintritt (Fig. 6), mit einem
über die Höhe des Wärmetauscherblocks 3 erstreckten Sammelkasten 36 flüssigkeitsdicht
verbunden, der mit einem eine Einlaßöffnung aufweisenden Einlaßflansch 37 versehen ist.
Dagegen münden die Durchgänge 4 an ihren in Fig. 1 und 2 offenen linken Ende flüssig
keitsdicht in einem weiteren, über die Höhe und Breite des Wärmetauscherblocks 3
erstreckten Sammelkasten 38, der mit einem eine Auslaßöffnung aufweisenden Ein
laßflansch 39 versehen ist. Dieser ist in Fig. 1 durch den Einlaßflansch 34 abgedeckt und
daher nur in Fig. 2 sichtbar. Schließlich sind die in Fig. 9 offenen linken Enden der Durch
gänge 22 mit einem über die Breite und Höhe des Wärmetauscherblocks 20 erstreckten,
flüssigkeitsdichten Sammelkasten 40 versehen, der entsprechenden Fig. 2 eine nach der Seite
herausragende Verlängerung 41 aufweist, die mit einem eine Auslaßöffnung aufweisenden
Anschlußflansch 42 versehen ist, wobei die Strömungsrichtung parallel zu der des Ein
laßflansches 34 ist, während dessen Einlaßöffnung entgegengesetzt zur Auslaßöffnung des
Auslaßflansches 42 liegt.
Die in Fig. 2 und 10 nur schematisch dargestellten Ein- und Ausgänge 26, 27 der Durch
gänge 21 sind entsprechend Fig. 3 und 4 jeweils durch eine hosenrohrartige Konstruktion
zusammengefaßt. Da entsprechend Fig. 8 bis 10 insgesamt drei Durchgänge 21 vorgesehen
sind, sind die drei daraus resultierenden Ausgänge 27 in der aus Fig. 3 und 4 ersichtlichen
Weise durch gebogene Zwischenabschnitte 43 zu einem Flansch 44 mit einer gemeinsamen
Austrittsöffnung geführt, der über ein gekrümmtes Rohr 45 flüssigkeitsdicht mit einem
Anschlußnippel 46 versehen ist. Die Eingänge 26 sind entsprechend an einen Anschlußnip
pel 47 (Fig. 1) angeschlossen, was in Fig. 3 nicht sichtbar ist, weil diese Anordnung den
Teilen 43 bis 46 entsprechende Teil umfaßt.
Die beschriebenen, aus zwei fest miteinander verbundenen Wärmetauschern 1 und 2
bestehende Wärmetauscher-Vorrichtung bildet eine kompakte, platzsparende Einheit, die
als Ganzes vor allem einem Kältetrockner zugeordnet werden kann, mit dem herkömmliche
Druckluftanlagen ausgerüstet werden, wie nachfolgend kurz erläutert wird. Dabei ergibt sich
der besondere Vorteil, daß die beiden Wärmetauscher 1 und 2 im wesentlichen dieselbe
Breite und Länge aufweisen und zu einem gemeinsamen Block zusammengefaßt werden
können.
Von einem vorzugsweise mit einem Nachkühler versehenen Kompressor wird Druckluft
geliefert, die sich z. B. auf einer Temperatur von ca. 35-55°C befindet. Diese Druckluft wird
zunächst mittels des Einlaßflansches 34 dem Sammelkasten 33 zugeführt und strömt von
dort in Richtung einer Pfeillinie 49 (Fig. 2 und 7) durch die Durchgänge 5 des Luft/Luft-
Wärmetauschers 1 in den Sammel- und Umlenkkasten 35. Von dort gelangt die Druckluft in
den Kältemittel/Luft-Wärmetauscher 2 (Fig. 1) und durchströmt dann in entgegengesetzter
Richtung dessen Durchgänge 22 (Fig. 10 und Pfeillinie 50 in Fig. 9). Gleichzeitig wird das
Kältemittel in Richtung der in Fig. 9 eingezeichneten Pfeile durch die Durchgänge 21
geführt und dabei entspannt, wobei aufgrund der langen, durch die geraden und gebogenen
Rohrabschnitte 24, 25 (Fig. 9) bewirkten Laufzeit im Kältemittel/Luft-Wärmetauscher 2
trotz seiner vergleichsweise geringen Baulänge ein hohes Maß an Effektivität im Hinblick
auf die gewünschte Abkühlung der Druckluft erzielt wird. Im übrigen wird das Kältemittel
in an sich bekannter Weise in einem Kältemittelkreislauf geführt, wobei es jeweils am
Anschlußnippel 47 zugeführt und am Anschlußnippel 46 abgeführt wird (Fig. 1, 3 und 5).
Die auf den Taupunkt (z. B. ca. 2-3°C) abgekühlte Druckluft strömt nach dem Durchgang
durch die Durchgänge 22 in den Sammelkasten 40 (Fig. 1), wird in diesem seitlich um
gelenkt und tritt dessen seitliche Verlängerung 41 (Fig. 2) und den Auslaßflansch 42
wieder aus. Danach wird die Druckluft, wie in Fig. 2 schematisch dargestellt ist, einem
Wasserabscheider 51 zugeführt. Die aus diesem austretende, vollkommen getrocknete
Druckluft wird schließlich über den Einlaßflansch 37 (Fig. 2) und den Sammelkasten 36
wieder dem Luft/Luft-Wärmetauscher 1 zugeführt, so daß sie dessen Durchgänge 4 in
Richtung einer Pfeillinie 52 in Fig. 2 und 6 passieren kann. Dabei wird die Druckluft in
Wechselwirkung mit der die Durchgänge 5 passierenden warmen Druckluft bis etwa auf
Raumtemperatur aufgewärmt, bevor sie den Sammelkasten 38 (Fig. 2) erreicht und über
den Auslaßflansch 39 der Zapfstelle für die Druckluft zugeführt wird. Je nach geforderter
Leistung der beiden Wärmetauscher 1 und 2 kann die Zahl ihrer Durchgänge 4 und 5 bzw.
21 und 22 im Prinzip beliebig vergrößert werden, indem eine entsprechende Anzahl
weiterer Platten bzw. Rohre übereinandergestapelt wird, ohne daß sich dadurch die
Abmessungen in der Höhe und Breite der Wärmetauscher-Vorrichtung verändern.
Eine noch kompaktere und weniger Raum in Anspruch nehmende Wärmetauscher-
Vorrichtung, die insbesondere für kleinere Leistungen geeignet ist, ergibt sich aus Fig. 11 bis
17. Sie enthält einen Luft/Luft-Wärmetauscher 56 und einen Kältemittel/Luft-Wärmetau
scher 57. Beide Wärmetauscher 56, 57 sind im Gegensatz zu Fig. 1 bis 10 nicht übereinan
der, sondern nebeneinander angeordnet und zu einer integralen Baueinheit miteinander
verbunden. Zu diesem Zweck werden beide Wärmetauscher 56 und 57 aus einem zusam
menhängenden Wärmetauscherblock 58 hergestellt, der in seinem in Fig. 15, 16 und 18
rechten Teil einen für den Wärmeaustausch Luft/Luft verantwortlichen Abschnitt 59 und in
seinem in Fig. 15, 16 und 18 linken Teil einen für den Wärmeaustausch Kältemittel/Luft
verantwortlichen Abschnitt 60 aufweist. Beide Abschnitte 59, 60 werden durch Platten 61
gebildet, die über die gesamte Breite und Länge des Wärmetauscherblocks 58 erstreckt sind.
Dabei ist ein Teil der Platten 61 einerseits durch senkrecht zur Längsrichtung verlaufende,
am in Fig. 15 rechten Ende des Wärmetauscherblocks 58 angeordnete Leisten 62 und
andererseits durch in Längsrichtung erstreckte und bis zum in Fig. 15, 16 und 18 linken
Ende verlaufende, an den Seitenkanten der Platten 61 angeordnete Leisten 63 und 64 auf
Abstand gehalten. Dadurch entstehen zwischen den Platten 61 Durchgänge 65, die am in
Fig. 18 linken Ende des Wärmetauscherblocks 58 offen sind. Am in Fig. 18 rechten Ende
sind die unteren Leisten 64 etwas kürzer, so daß zwischen ihren rechten Enden und den
Leisten 62 ein Zwischenraum 66 entsteht, durch den Luft in Richtung des eingezeichneten
Pfeils seitlich eintreten kann. Außerdem sind in den Durchgängen 65 übliche Lamellen 67
(Fig. 15 und 17) angeordnet, die entsprechend Fig. 18 so ausgebildet sind, daß die seitlich
eintretende Luft längs einer Linie 68 (Fig. 18) umgelenkt wird.
Der andere Teil der Platten 61 ist gemäß Fig. 15 und 16 in dem den Abschnitt 59 bildenden
Teil durch parallel zur Längsrichtung verlaufende, an den Seitenkanten der Platten 61
angeordnete und bis zum in Fig. 15 und 16 rechten Ende des Wärmetauscherblocks 58
erstreckte Leisten 69 und 70 und eine quer dazu verlaufende, an das linke Ende des
Abschnitts 59 bildende Abschlußleiste 71 abgeschlossen. Dadurch entsteht zwischen zwei
Platten 61 ein weiterer Durchgang 72, deram in Fig. 16 rechten Ende des Wärmetauscher
blocks 58 offen ist. Auf der Seite der Abschlußleiste 71 ist die in Fig. 16 obere Leiste 69
etwas kürzer, so daß zwischen beiden ein Zwischenraum 73 entsteht, der im Vergleich zum
Zwischenraum 66 auf der gegenüberliegenden Seite des Wärmetauscherblocks 58 liegt, so
daß hier Luft seitlich eintreten und in Richtung der eingezeichneten Zeile (Fig. 16)
umgelenkt werden kann. Die Umlenkung wird analog zu Fig. 18 vorzugsweise mit entspre
chend ausgebildeten Lamellen 74 bewirkt.
In dem Abschnitt 60 werden dieselben Platten 61 dagegen durch einen schlangenlinien- bzw.
mäanderförmig angeordneten Durchgang 76 auf Abstand gehalten, der gerade und
gebogene Abschnitte 77, 78 aufweist und im wesentlichen genauso wie die Durchgänge 21
nach Fig. 8 bis 10 ausgebildet und angeordnet ist. Der Durchgang 76 erstreckt sich von der
Abschlußleiste 71 zu einer am in Fig. 17 linken Ende des Wärmetauscherblocks 58 an
geordneten Abschlußleiste 79.
Im übrigen ist die Anordnung so getroffen, daß in einem mittleren Teil des Wärmetauscher
blocks 58 die Durchgänge 72 und 76 angeordnet sind, an die sich nach oben und unten je ein
Durchgang 65 (Fig. 15) anschließt.
Je ein Eingang 81 und Ausgang 82 (Fig. 16) des Durchgangs 76 sind nach Fig. 11 bis 14 und
analog zu Fig. 1 bis 4 über gekrümmte Rohrabschnitte 83 mit je einem Anschlußnippel 84,
85 versehen, von denen in Fig. 13 nur der Anschlußnippel 85 sichtbar ist. Weiterhin sind die
in Fig. 15, 16 und 18 rechten Enden der Durchgänge 65 mit einem Sammelkasten 86 und
einem eine Einlaßöffnung aufweisenden Einlaßflansch oder Einlaßnippel 87 flüssigkeits
dicht verbunden, während die in Fig. 15, 16 und 18 linken Enden der Durchgänge 65 mit
einem Sammelkasten 88 flüssigkeitsdicht verbunden sind, der ähnlich wie der Sammelkasten
40 nach Fig. 1 und 2 eine seitliche Verlängerung 89 aufweist, die mit einem eine Aus
laßöffnung 90 aufweisenden Anschlußflansch 91 versehen ist. Schließlich ist die seitliche
Öffnung des Durchgangs 72 (Fig. 16) mit einem Sammelkasten 92 und einem eine Ein
laßöffnung aufweisenden Einlaßflansch oder Einlaßnippel 93 flüssigkeitsdicht verbunden,
während das in Fig. 11 und 12 rechte Ende des Durchgangs 72 mit einem Sammelkasten 94
und einem eine Auslaßöffnung aufweisenden Auslaßflansch oder Auslaßnippel 95 flüssig
keitsdicht verbunden ist.
Analog zur Ausführungsform nach Fig. 1 bis 10 wird die von der Druckluftanlage kom
mende, auf z. B. ca. 35-55°C erwärmte Druckluft über den Einlaßflansch 87 dem Sam
melkasten 86 zugeführt, so daß sie die Durchgänge 65 in Richtung einer Pfeillinie 96 (Fig. 18)
durchströmt. Dabei wird die Druckluft zunächst im Wärmetauscher 56 durch die im
Gegenstrom über den Einlaßflansch 93 bzw. den Sammelkasten 92 zugeführte, von einem
nicht dargestellten Wasserabscheider kommende kalte Druckluft auf eine Temperatur von
ca. 20°C abgekühlt. Auf ihrem weiteren Weg durch die Durchgänge 65 wird die Druckluft
dann allmählich im Wärmetauscher 57 auf den Taupunkt abgekühlt, da sie hier mit dem
Kältemittel wechselwirkt, das den Durchgang 76 in Richtung der Pfeile (Fig. 16) durch
strömt. Die Druckluft wird dann über den Sammelkasten 88 und den Auslaßflansch 91 dem
Wasserabscheider und von dort dem Einlaßflansch 93 zugeführt, so daß sie am Auslaßnippel
95, der als Zapfstelle für die Druckluft dient, wieder annähernd auf Raumtemperatur
erwärmt ist.
Wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1 bis 10 kann die Leistung der Wärmetauscher-
Vorrichtung dadurch verändert werden, daß bei gleichbleibender Länge und Breite des
Wärmetauscherblocks 58 die Zahl der Durchgänge 65, 72 und 76 entsprechend verändert
wird.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, die auf
vielfache Weise abgewandelt werden können. So ist es beispielsweise denkbar, die Durch
gänge 21 und 76 nicht aus einem durchgehenden Rohr, sondern aus mehreren parallel
verlaufenden Rohren oder aus in üblicher Plattenbauweise hergestellten Rohrabschnitten
zusammenzusetzen, wobei die den geraden Abschnitten entsprechenden Abschnitte durch
quer zur Längsrichtung des Wärmetauscherblocks 20 bzw. 58 verlaufende Leisten und die
den gebogenen Abschnitten entsprechenden Abschnitte ebenfalls durch gerade, jedoch in
Längsrichtung verlaufende Abschnitte gebildet werden, indem beispielsweise die genannten
Leisten abwechselnd vor der einen oder anderen Längskante des jeweiligen Wärmetau
scherblocks enden und dadurch das Kältemittel um 180° umlenkende Umlenkabschnitte
freilassen.
Weiter ist es möglich, die dargestellten Anschlüsse (Einlaß- und Auslaßflansche und
-nippel) an andere Stellen zu verlegen, falls sich dies als zweckmäßig erweisen sollte.
Schließlich stellten die durch Pfeile angedeuteten Strömungsrichtungen für die Luft und das
Kältemittel nur Beispiele dar.
Claims (11)
1. Wärmetauscher-Vorrichtung für Kältetrockner an Druckluftanlagen, bestehend aus
einem Luft/Luft-Wärmetauscher und einem Kältemittel/Luft-Wärmetauscher, dadurch
gekennzeichnet, daß der Luft/Luft-Wärmetauscher (1, 56) aus einem Plattenwärmetauscher
und der Kältemittel/Luft-Wärmetauscher (2, 57) aus einem kombinierten Rohr/Platten-
Wärmetauscher besteht.
2. Wärmetauscher-Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden
Wärmetauscher (1, 2) übereinanderliegend und zu einer Baueinheit miteinan
der verbunden sind.
3. Wärmetauscher-Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden
Wärmetauscher (56, 57) nebeneinanderliegend angeordnet und zu einer Baueinheit
miteinander verbunden sind.
4. Wärmetauscher-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich
net, daß die Kältemittel/Luft-Wärmetauscher (2, 57) aus übereinandergestapelten Platten
(23, 61) und diese auf Abstand haltenden Leisten (28, 30 bzw. 64, 71, 79) besteht und
zwischen den Platten wenigstens ein mit Lamellen (29, 67) versehener Durchgang (22, 65)
und ein aus wenigstens einer Rohrleitung bestehender Durchgang (20, 76) gebildet sind.
5. Wärmetauscher-Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
Rohrleitung aus einem durchgehenden, mäanderförmig verlegten Rohr mit parallel
zueinander angeordneten geraden Abschnitten (24, 77) und diese verbindenden, um 180°
umlenkenden Abschnitten (25, 78) besteht.
6. Wärmetauscher-Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die geraden
Abschnitte (24, 77) senkrecht zur Strömungsrichtung in den die Lamellen (29, 67) auf
weisenden Durchgängen (22, 65) angeordnet sind.
7. Wärmetauscher-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 und 4 bis 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Luft/Luft-Wärmetauscher (1) zwei unterschiedliche Arten von Durch
gängen (4, 5) aufweist, von denen die einen durch einen Sammel- und Umlenkkasten (35)
mit den die Lamellen (29) aufweisenden Durchgängen (22) des Kältemittel/Luft-Wärme
tauschers (2) verbunden sind.
8. Wärmetauscher-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeich
net, daß die beiden Wärmetauscher (56, 57) einen gemeinsamen Wärmetauscherblock (58)
aufweisen.
9. Wärmetauscher-Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der
Wärmetauscherblock (58) aus übereinandergestapelten Platten (61) und diese auf Abstand
haltenden Leisten (62, 63, 64, 69, 70, 71, 79) gebildet ist, wobei zwischen wenigstens zwei
Platten (61) ein einen Bestandteil des Luft/Luft-Wärmetauschers (56) bildender, erster
Durchgang (72) und in Längsrichtung daneben ein einen Bestandteil des Kältemittel/Luft-
Wärmetauschers (57) bildender, zweiter Durchgang (76) angeordnet sind.
10. Wärmetauscher-Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß wenig
stens eine dieser Platten (61) mit einem durch wenigstens eine weitere Platte (61) gebil
deten, im wesentlichen über die ganze Länge des Wärmetauscherblocks (58) erstreckten,
dritten Durchgang (65) in Wechselwirkung steht.
11. Wärmetauscher-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeich
net, daß beide Wärmetauscher (1, 2 bzw. 56, 57) aus Aluminium hergestellt sind.
Priority Applications (9)
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Legal Events
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