DE60130946T2 - Improved high performance evaporator for refrigerators and freezers - Google Patents
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Abstract
Description
Gegenstand dieses Patents ist ein verbesserter Hochleistungsverdampfer, besonders für, aber nicht beschränkt auf, Kühlschränke, Tiefgefriervorrichtungen und Gefrierfächer.object This patent is an improved high performance evaporator, especially for, but not limited on, refrigerators, freezers and freezers.
Anwendungsbereichscope of application
Das Patent wird vorzugsweise, aber nicht unbedingt ausschließlich, im Bereich der Kühlschränke und Tiefgefriervorrichtungen verwendet wird, in denen es ein internes Kühlsystem gibt, mit einem Kondensator und Kompressor außerhalb der Gefriereinheit und einem Verdampfer in der Gefriereinheit.The Patent is preferably, but not necessarily exclusively, in Range of refrigerators and Frozen devices is used, in which there is an internal cooling system There, with a condenser and compressor outside the freezer unit and an evaporator in the freezer.
Stand der TechnikState of the art
Verdampfer für Kühlschränke, Tiefgefriervorrichtungen oder Gefrierfächer sind weitverbreitet, und ihr Ziel ist es, der Fläche um die Gefriereinheit herum Hitze zu entziehen, wo sie untergebracht sind, mittels Verdampfung der Flüssigkeit in dem Kühlkreislauf, die sich im Innern befindet.Evaporator for refrigerators, freezers or freezers are widespread, and their goal is the area around the freezer unit Remove heat where they are housed by evaporation the liquid in the cooling circuit, which is located inside.
Die Verdampfer werden üblicherweise durch Zusammenschweißen zweier Aluminiumbleche hergestellt, um ein Kanalsystem zu bilden, das einen allmählich zunehmenden Querschnitt hat, so dass, auf der Grundlage des Gesetzes der Strömungslehre für Gase PV=RT (Druck × Volumen = Konstante × Temperatur, wobei die Temperatur die absolute Temperatur angibt), im Zustand einer Zunahme des Volumens und eines Druckabfalls, es einen Temperaturrückgang gibt.The Evaporators are usually by welding together made of two aluminum sheets to form a channel system, the one gradually has increasing cross-section, so that, on the basis of the law of fluid mechanics for gases PV = RT (pressure × volume = Constant × temperature, where the temperature indicates the absolute temperature), in the state an increase in volume and a pressure drop, there is a drop in temperature.
Der Temperaturrückgang in dem Kanalsystem des Verdampfers führt zu einer Abkühlung des Bereichs darumherum (Kühlschrank oder Gefrierfachein heit) aufgrund des Wärmeaustauschs durch Leitung und Konvektion zwischen der Luft außerhalb des Kanalsystems.Of the fall in temperature in the duct system of the evaporator leads to a cooling of the area around (fridge or Gefrierfachein unit) due to the heat exchange by conduction and convection between the air outside the duct system.
Um den Wirkungsgrad des Wärmeaustauschs zu verbessern, kann das Kanalsystem in verschiedenen Abschnitten und Bahnen gebildet werden, um die bestmögliche Leistung zu erreichen.Around the efficiency of heat exchange can improve the channel system in different sections and tracks are formed to achieve the best possible performance.
Das meistverwendete System, um die Verdampfer herzustellen, ist das weithin bekannte Walzplattierverfahren, das die Anbringung eines Ablösungsmusters voraussieht, mittels Siebdruck zum Beispiel, entsprechend der vorherbestimmten Struktur des Kanalsystems, auf einer der Innenflächen der beiden Aluminiumbleche, die zusammengeschweißt werden sollen, in dem man die beiden Bleche verbindet und durch Warmwalzen in den Bereichen zusammenschweißt, die nicht das Ablösungsmuster aufweisen, gefolgt von einem Glühzyklus und der Einspritzung, unter Druck, einer Flüssigkeit zwischen die beide Bleche, die zwischen zwei ausdehnungsbegrenzenden Platten festgeklemmt werden, um das fertige Kanalsystem zu bilden.The most used system to make the evaporators, that is Well-known roll cladding method, which involves the attachment of a replacement pattern anticipates, for example, by screen printing, according to the predetermined Structure of the channel system, on one of the inner surfaces of the two aluminum sheets, which are welded together in which one connects the two sheets and by hot rolling welded together in the areas not the detachment pattern followed by an annealing cycle and the injection, under pressure, of a liquid between the two Sheets clamped between two expansion-limiting plates to make the finished channel system.
Die Kanalsysteme, wie schon gesagt, haben einen fortschreitend veränderlichen Querschnitt und verschiedene Bahnen entsprechend vielen verschiedenen Entwürfen, um dem höchsten Wärmeaustauschwirkungsgrad zu erhalten.The Channel systems, as already said, have a progressively variable Cross section and different tracks according to many different designs, around the highest Heat exchange efficiency to obtain.
Andere Lösungen sehen die Verwendung von Kupferblechen statt Aluminium vor, doch ist es weithin bekannt, dass reines Aluminium (über 99.5%) eine hohe Leitfähigkeit hat und dass es durch Verwendung der Walzplattiertechnik verbunden werden kann. Außerdem besitzt Aluminium gute Verschleißfestigkeits-Eigenschaften und bessere nicht-toxische Eigenschaften als andere Metalle, z. B. Kupfer und Kupferlegierungen (z. B. Messing).Other solutions envisage the use of copper sheets instead of aluminum, however It is well known that pure aluminum (over 99.5%) has high conductivity and that it is connected by using the roll cladding technique can be. Furthermore has aluminum good wear resistance properties and better non-toxic properties than other metals, e.g. As copper and copper alloys (eg brass).
Nachteiledisadvantage
Trotz
aller Anstrengungen ist es nicht gelungen, den Wirkungsgrad des
Wärmeaustauschs über die
Grenzen der obengenannten Merkmale hinaus zu verbessern, auch nicht
unter Verwendung der Lehre von
Ziel der ErfindungObject of the invention
Ziel dieser Erfindung ist es, die obengenannten Einschränkungen zu überwinden, ohne den Produktionszyklus der Walzplattiertechnik revolutionieren zu müssen, und insbesondere, einen höheren Wärmeaustausch mit denselben Ausmaßen und Massen wie bei üblichen Verdampfern zu garantieren.aim this invention is the abovementioned limitations to overcome, without revolutionizing the production cycle of roll plate technology to have to, and in particular, a higher heat exchange with the same dimensions and masses as usual Guarantee evaporators.
Beschreibung der ErfindungDescription of the invention
Das Problem wird wie nach den Patentansprüchen durch einen Verdampfer gelöst, der unter Verwendung der Walzplattiertechnik hergestellt wird, wobei:
- – er hergestellt wird, indem man zwei Aluminiumbleche verbindet, zwischen die mittels einer Ablösungsschicht ein Kanalsystemmuster gezeichnet ist, so dass die beiden Bleche nur an den Stellen verbunden sind, wo die besagte Ablösungsschicht nicht aufgebracht ist;
- – das besagte Kanalsystem geschaffen wird, indem man eine Flüssigkeit unter Druck in die Bereiche injiziert, in denen die Ablösungsschicht aufgebracht ist, um die Bleche zu trennen und eine Lücke dazwischen in den besagten Bereichen zu schaffen, um in den ausdehnungshemmenden Platten das Kanalsystem zu bilden; die Oberflächen entweder einer oder beider Platten wellenförmig ist, so dass während der Ausdehnungsphase, um das besagte Kanalsystem zu schaffen, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Endform des Kanalsystems, das eine ähnlich wellenförmige Oberfläche hat, gebildet wird, besagte Riffelung in dem Kanalsystem geneigte querlaufende Wellenbewegungen verwirklicht, um ein turbulente, mehr oder weniger schraubenförmige oder gewundene Bewegung der Flüssigkeit zu erzeugen, die in dem besagten Kanalsystem zirkuliert, während sie vorankommt.
- - It is made by connecting two aluminum sheets, between which a channel system pattern is drawn by means of a release layer, so that the two sheets only in the places are connected, where said release layer is not applied;
- - said channel system is provided by injecting a liquid under pressure in the areas in which the release layer is applied to separate the sheets and to create a gap between them in said areas to form the channel system in the expansion-inhibiting plates ; the surfaces of either or both plates are undulating, such that during the expansion phase to provide said channel system, characterized in that the final shape of the channel system having a similar undulating surface is formed, said corrugation is inclined in the channel system Transverse wave movements are realized to produce a turbulent, more or less helical or tortuous movement of the liquid circulating in said channel system as it progresses.
Die bei Verwendung dieses Systems erhaltenen Vorteile liegen in der Bildung des besagten Kanalsystems, damit, verglichen mit Verdampfern derselben Größe, ein größerer Oberflächenbereich in Kontakt mit der Kühlflüssigkeit kommt.The Advantages obtained by using this system are in Formation of the said channel system, so that, compared with evaporators same size, one larger surface area in contact with the coolant comes.
Darüberhinaus erhöht das geneigte wellenförmige Profil der Oberfläche, die in dem Kanalsystem erhalten wird, das die Verdampfungswindung bildet, nicht nur stark den Oberflächenbereich für den Wärmeaustausch, sondern verursacht auch eine turbulente Bewegung in der Kühlflüssigkeit, die den Wärmeaustausch noch mehr erhöht.Furthermore elevated the inclined wavy Profile of the surface, obtained in the channel system containing the evaporation coil forms not only strongly the surface area for the heat exchange, but also causes a turbulent motion in the cooling liquid, the heat exchange even more increased.
Das Produktionsverfahren sieht, wie schon gesagt, vor, dass das Kanalsystem, das durch das Walzplattierverfahren entsteht, gebildet wird, indem man Hochdruckluft in die Sandwichstruktur injiziert, die aus oberem Aluminiumblech, einem Ablösungsmuster aus hitzebeständiger Tinte und einem unteren Aluminiumblech besteht.The Production method provides, as already stated, that the channel system, which results from the roll plating process is formed by High pressure air injected into the sandwich structure, the upper Aluminum sheet, a detachment pattern made of heat resistant Ink and a lower aluminum sheet.
Die beiden Bleche werden durch Vorwärmen und Warmwalzen zusammengeschweißt, gefolgt von einem Kaltwalzzyklus.The Both sheets are preheated and Hot rolling welded together, followed by a cold rolling cycle.
In die Sandwichstruktur wird nach einer passenden Glühbehandlung Hochdruckluft eingespritzt, die die Trennung der beiden Aluminiumbleche an den Punkten verursacht, wo das Ablösungstintenmuster aufgebracht ist, und so das Kanalsystem bildet.In the sandwich structure will be after a suitable annealing treatment High-pressure air injected, which is the separation of the two aluminum sheets caused at the points where the detachment ink pattern applied is, and thus forms the channel system.
Die Verformung in den genannten Bereichen, das heißt, wo das Schweißverfahren nicht stattgefunden hat, bildet das geneigte wellenförmige Muster, das heißt, wellenförmig geneigt an den Kanälen, und führt so zu der erforderlichen Vergrößerung in dem Oberflächenbereich und turbulenter Bewegung, wenn die Flüssigkeit ihn durchquert.The Deformation in the above areas, that is, where the welding process has not occurred, forms the inclined wavy pattern, this means, wavy inclined at the channels, and leads so to the required magnification in the surface area and turbulent motion when the fluid passes through it.
Wenn die Vergrößerung während des Lufteinspritzzyklus durchgeführt wird, werden die äußeren Oberflächen des Kanalsystems gegen die wellenförmige Oberfläche der Begrenzungsplatte oder -platten gedrückt, die so die wellenförmige Endoberfläche definieren.If the magnification during the Air injection cycle performed will be, the outer surfaces of the Channel system against the wavy surface the boundary plate or plates are pressed, thus defining the undulating end surface.
Die Oberfläche der Platte oder Platten formt auch ihre rauhe Oberfläche zu der Außenfläche des Kanalsystems hin, wenn sie zusammengedrückt werden, und bildet so eine entsprechende Riffelung auch an der Innenseite des Kanalsystems wegen der konstanten Stärke des verformten Aluminiumbleches. Das Kanalsystem nimmt daher dieselbe Wellung an wie die ausdehnungshemmenden Platten, gegen die es gedrückt und verformt wird. Die Formen, die gebildet werden können, sind verschiedener Art oder Größe, je nach der Form der Oberfläche, gegen die das Verdampferkanalsystem ausgedehnt wird.The surface The plate or plates also forms their rough surface to the Outer surface of the channel system down when compressed be, and thus forms a corresponding corrugation also on the inside of the duct system because of the constant thickness of the deformed aluminum sheet. The Channel system therefore assumes the same corrugation as the expansion-inhibiting Plates pressed against it and is deformed. The forms that can be formed are different type or size, depending on the shape of the surface, against which the evaporator channel system is extended.
Der Vorteil ist, dass die besagten Wellungen quer geneigt sind, um der Kühlflüssigkeit, die das System durchquert, eine turbulente, schraubenförmige oder gewundene Bewegung zu verleihen.Of the The advantage is that the said corrugations are inclined transversely to the Coolant, which traverses the system, a turbulent, helical or to give a tortuous movement.
Auf diese Weise werden die Moleküle der Flüssigkeit gezwungen, eine Bahn auszuführen, die länger ist als die Bahn des Kanalsystems, mit einer besseren Strömung gegen die Wände der Kanäle, was zu einer beträchtlichen Zunahme des Wärmeaustauschs führt.On this way are the molecules the liquid forced to perform a train the longer is considered the orbit of the sewer system, with a better flow against the walls the channels, what to a considerable Increase in heat exchange leads.
Beschreibung einer Anwendung der ErfindungDescription of an application the invention
Diese und weitere Vorteile werden, mit Hilfe der beigefügten Zeichnungen, in der folgenden Beschreibung einer typischen Anwendung des Systems umrissen, deren Details als Beispiel anzusehen sind und nicht als Einschränkung.These and other advantages, with the aid of the attached drawings, outlined in the following description of a typical application of the system, their details are to be considered as an example and not as a limitation.
In
den Figuren bezeichnet
-
1A und1B bezeichnen das obere und das untere Aluminiumblech des Verdampfers. - "S" bezeichnet die flache
geschweißte
Zone zwischen den Blechen "
1A " und "1B " - "D" gibt die Innenseite des Kanalsystems an, von denen eine von dem Abtrennmuster bedeckt wird.
- "C" bezeichnet das Kanalsystem.
- "N" bezeichnet die geneigte wellenförmige Form entlang dem Kanalsystem entsprechend dieser Erfindung.
-
1A and1B designate the upper and lower aluminum sheets of the evaporator. - "S" denotes the flat welded zone between the sheets "
1A " and "1B " - "D" indicates the inside of the channel system, one of which is covered by the separation pattern.
- "C" denotes the channel system.
- "N" refers to the inclined undulating shape along the channel system according to this invention.
Die besagten Wellungen sind mehr oder weniger quer geneigt, um eine schraubenförmige Turbulenzzone zu bilden.The said corrugations are more or less inclined to one helical To form turbulence zone.
Die beste Turbulenzform ist die mit geneigter Riffelung und/oder Rippung, die der Flüssigkeit eine grundsätzlich schraubenförmige (gewundene), turbulente Bewegung verleiht. Auf diese Weise ist der Wärmeaustausch noch höher, nicht nur wegen die Erhöhung des Oberflächenbereichs, sondern auch aufgrund der turbulenten, schraubenförmigen Bewegung der Flüssigkeit, während sie das Kanalsystem durchläuft.The best turbulence shape is the one with inclined corrugation and / or ribbing, that of the liquid a basically helical (convoluted), gives turbulent motion. In this way, the heat exchange even higher, not only because of the increase the surface area, but also because of the turbulent, helical movement the liquid, while she goes through the canal system.
Auf diese Weise werden die Moleküle der Flüssigkeit gezwungen, eine längere Bahn, verglichen mit der Mittellinie des Kanals, auszuführen, und so ist der Wirkungsgrad zweifellos höher.On this way are the molecules the liquid forced a longer one Track, as compared to the center line of the channel to perform, and so on the efficiency is undoubtedly higher.
Wie
beansprucht, betrifft die Erfindung einen unter Verwendung des Walzplattierverfahrens
(
- – durch
Verbindung zweier Aluminiumbleche (
1A .1B ) mit einem Kanalmuster mittels Aufbringung einer Ablösungsschicht (d), so dass, wenn die beiden Bleche durch Schweißen verbunden sind, das Schweißen nur an den Oberflächen durchgeführt wird, auf denen die Ablösungsschicht (S) nicht aufgebracht worden ist, - – wobei sie durch Autogenschweißen mittels eines Anwärmverfahrens und Warmwalzen verbunden werden, gefolgt von einem Kaltwalzverfahren und einem Glühverfahren,
- – wobei das Kanalsystem gebildet wird, indem man Flüssigkeit unter Druck in die Bereiche injiziert, in denen die Ablösungsschicht (d) aufgebracht wurde, um die beiden Bleche zu trennen und eine Lücke in den besagten Bereichen zu bilden, um das Kanalsystem (C) entsprechend einer Größe und Form zu bilden, die von den ausdehnungshemmenden Platten bestimmt wird.
- – die Oberflächen der Platten sind wellenförmig, um das Kanalsystem durch eine Ausdehnungsphase zu bilden, in der
- – die Endform des Kanalsystems eine ähnlich wellenförmige Form (n) annimmt.
- - by joining two aluminum sheets (
1A ,1B ) having a channel pattern by applying a release layer (d) so that when the two sheets are joined by welding, the welding is performed only on the surfaces to which the release layer (S) has not been applied, - They are joined by autogenous welding by means of a heating method and hot rolling, followed by a cold rolling method and an annealing method,
- - wherein the channel system is formed by injecting liquid under pressure in the areas in which the separation layer (d) was applied to separate the two sheets and to form a gap in said areas to the channel system (C) accordingly to form a size and shape that is determined by the expansion-inhibiting plates.
- The surfaces of the plates are undulating to form the channel system by an expansion phase, in which
- - The final shape of the channel system assumes a similar wave-like shape (s).
Der Vorteil ist, dass die besagte Riffelung (n) in dem Kanalsystem (C) gebildet wird, um der Kühlflüssigkeit, die das Kanalsystem (C) durchquert, eine schraubenförmige turbulente Bewegung zu verleihen.Of the The advantage is that the said corrugation (s) in the channel system (C) is formed to the coolant, which traverses the channel system (C), a helical turbulent To give movement.
Ein anderer Vorteil ist, dass die besagte Riffelung auch Rippen oder querlaufende Wellen (n) aufweist.One Another advantage is that the said ribbing also ribs or transverse shafts (n) has.
Bei der Lösung hat die besagte Riffelung auch quer geneigte Rippen oder Wellen (n), um der Flüssigkeit, die in dem Kanalsystem (C) zirkuliert, während sie vorankommt, eine turbulente, mehr oder weniger schraubenförmige Bewegung zu verleihen.at the solution The said corrugation also has transversely inclined ribs or waves (n) to the liquid, which circulates in the channel system (C) as it progresses to give turbulent, more or less helical movement.
Mit diesen Kombinationen können optimale Ergebnisse in Bezug auf erhöhten Wirkungsgrad erreicht werden, mit derselben Größe des Verdampfers und demselben Energieverbrauch der Ausrüstung. Alternativ können Vorrichtungen mit derselben Wärmeaustauschkapazität mit geringerem Stromverbrauch erhalten werden.With these combinations can achieved optimum results in terms of increased efficiency be, with the same size of the evaporator and the same energy consumption of the equipment. Alternatively, devices can with the same heat exchange capacity with less heat Power consumption can be obtained.
Das Produktionsverfahren verläuft folgendermaßen:
- – man
nimmt zwei Aluminiumbleche mit einer Reinheit von etwa 99.5% (
1A ,1B ); - – man bringt auf einem der beiden Bleche, entsprechend einem vorherbestimmten Muster, eine Ablösungsschicht (D) an, die resistent gegen die Hitze ist, die während des Schweißens der beiden Bleche erzeugt wird, um das Schweißen in den Bereichen der Ablösungsschicht (D) zu vermeiden;
- – man
fügt die
beiden Bleche (
1A ,1B ) zusammen und unterwirft sie einem Anwärmzyklus und einem Warmwalzzyklus zum Autogenschweißen der Bereiche und Oberflächen, die in Kontakt sind und nicht von der Ablösungsschicht (d) bedeckt sind; - – man führt einen Kaltwalzzyklus der Bleche durch, die zusammengeschweißt sind;
- – man führt einen Glühzyklus der Bleche durch;
- – man presst die wie oben beschrieben behandelten Bleche zwischen zwei ausdehnungshemmende Platten;
- – wobei die negativen Oberflächen der Platte(n) wellenförmig sind;
- – das Kanalsystem wird dann zwischen den Begrenzungsplatten gebildet, indem man Druckluft in die Bereiche injiziert, wo die Ablösungsschicht (d) aufgebracht wurde, um die Bleche zu trennen und eine Lücke in den Bereichen zu bilden, wo die Ablösungsschicht (d) aufgebracht wurde, und bildet so das Kanalsystem (C), so dass; die Endform, die von dem Kanalsystem auf dem Verdampfer gebildet wird, ähnlich wellenförmig (N) ist, so dass Wellen entstehen, die schraubenförmige Turbulenz in der vorrückenden Flüssigkeit erzeugt.
- - takes two aluminum sheets with a purity of about 99.5% (
1A .1B ); - It is applied on one of the two sheets, according to a predetermined pattern, a release layer (D), which is resistant to the heat generated during the welding of the two sheets to the welding in the areas of the release layer (D) avoid;
- - you add the two sheets (
1A .1B ) and subjects them to a heating cycle and a hot rolling cycle to autogenously weld the areas and surfaces that are in contact and not covered by the release layer (d); - - Perform a cold rolling cycle of the sheets, which are welded together;
- - one carries out an annealing cycle of the sheets;
- - Pressing the treated as described above sheets between two expansion-inhibiting plates;
- - wherein the negative surfaces of the plate (s) are undulating;
- The channel system is then formed between the boundary plates by injecting compressed air into the areas where the release layer (d) has been applied to separate the sheets and to form a gap in the areas where the release layer (d) has been applied, and thus forms the channel system (C), so that; the final shape formed by the channel system on the vaporizer is similarly undulating (N), so that waves are created which create helical turbulence in the advancing liquid.
In der Beschreibung zitierte Patentdokumente
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US 3,172,194 A
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8364 | No opposition during term of opposition |