-
Kühlkörper für Kälteapparate Die Erfindung bezieht sich auf einen
Kühlkörper, insbesondere für einen Tiefkühlverdampfer für mit Hilfsgas arbeitende
Absorptionskälteapparate, bei dem eine oder mehrere Tragplatten für das Kühlgut,
z. B. für Eiskästchen, mit der Mantelfläche einer als Kältequelle arbeitenden Rohrschlinge-wärmeleitend
derart verbunden ist, daß zwei seitliche Kanten der Tragplatten je ein Rohrstück
der Schlinge ganz oder teilweise umgreifen. Die Erfindung bezweckt u. a., den Bau
derartiger Kühlkörper zu vereinfachen sowie eine besonders für kleine Haushaltkühlschränke
zweckmäßige Ausführung des Verdampfers zu schaffen.
-
-Es ist bereits vorgeschlagen, dem Kühlkörper bzw. Verdampfer eines
Haushaltkälteapparates die Form einer in geeigneter Weise geführten Rohrschlinge
zu geben. Es ist ferner bekannt, die Tragplatten für das Kühlgut aus Metallblech
herzustellen, das mit der Verdampferschlinge wärmeleitend verbunden ist. Zum Zweck,
eine ausreichende wärmeleitende Verbindung zwischen Platte und Rohrschlange herzustellen,
hat man ferner bereits vorgeschlagen, jede Tragplatte aus zwei Blechstücken aufzubauen,
die von unten und von oben das Verdampferrohr umgreifen und durch Niete @o. dgl.
zusammengehalten werden, so daß die beiden Blechstücke eine einzige Tragplatte darstellen.
Dieser Zusammenbau zweier Blechstücke zu einer Tragplatte ist zwar geeignet, eine
gute wärmeleitende Verbindung zwischen der Platte und dem Rohr zu schaffen, ist
aber in vielen Fällen, insbesondere für Kleinapparate, noch zu kompliziert, um eine
billige Herstellung zu , ermöglichen. Es ist ferner bereits bekannt, den. Verdampferkörper
von Kälteapparaten dadurch herzustellen, daß U-förmig gebogene Bleche von vorn auf
die Verdampferschlange aufgeschoben werden. Diese Bauart ist zwar einfach, es macht
aber Schwierigkeiten, hierbei einen guten Wärmeübergang zwischen den Blechen und
den Verdampferschlangen zu schaffen.
| Die Erfindung verbessert die bisher be- |
| kannte Verdampferkonstruktion und besteht |
| im wesentlichen darin, daß zwei in gleicher |
| Höhenlage liegende Rohre der Verdampfe:,. |
| schlange von einem sie ummantelnden Metall |
| band derart utnfaßt werden, daß die sowohl., |
| die Oberkante wie die Unterkante der Rohre. |
verbindenden horizontalen Teile des Metall= bandes als Tragflächen für Kühlgut dienen
können. Hierdurch werden erstens durch ein und dasselbe -Metallband zwei Tragflächen
geschaffen und ein verbesserter Wärmeübergang sichergestellt, da die Berührung zwischen
den Verdampferschlangen und dem sie ummantelnden Metallband außerordentlich gut
gemacht werden kann, insbesondere wenn man für die Verdampferschlange elliptische
Rohre benutzt. Die sich dann zufolge der Druckzunahme im Kälteapparat während des
Betriebes ergebenden Formveränderungen der elliptischen Rohre verbessern die wärmeleitende
Berührung zwischen den Tragflächen und den Verdampferschlangen.
-
Die Erfindung soll unter Hinweis auf die beiliegenden Zeichnungen
näher beschrieben werden, wobei sich weitere kennzeichnende Merkmale der Erfindung
ergeben werden.
-
In den Abbildungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch
dargestellt, und zwar bezieht sich das Beispiel auf eine für mit Hilfsgas arbeitenden
Absorptionskälteapparat geeignete Ausführungsform der Erfindung. Es ist in der Abb.
i eine Seitenansicht eines Verdampfers einschließlich des an ihn angeschlossenen
üblichen Gastemperaturwechslers gezeigt. In der Abb. 2 ist dieselbe Verdampferschlinge
von oben gesellen schematisch dargestellt. Es ist in den Abb. i und 2 mit io ein
etwa in U-Form gebogenes Rohr bezeichnet mit etwa elliptischein Ouerschnitt. Die
lange Achse steht senkrecht. Der eine Schenkel i i des U-Rohres ist durch eine Leitung
18 mit dem Temperaturwechsler 15 verbunden. Der gezeigte Teil des Temperaturwechslers
15, der zusammen mit dein Verdampfer in den Kühlraum eines Kühlschrankes hineinragen
soll, ist in bekannter Weise aufgebaut. Das Mantelrohr ist an beiden Enden 17 aufgedellt
und an den äußeren Enden der Aufdellungen durch Abdeckplatten abgeschlossen, die
von den nicht dargestellten, das Mantelrohr durchziehenden Innenrohren durchbrochen
sind. Das eine Ende der Innenrohre mündet in der durch das Endstück 16 gebildeten
Kammer, an die die Leitung 18 angeschlossen ist. Das andere aus dem Schrank heraustretende,
in der Abbildung nicht dargestellte Ende des Wechslers ist entsprechend aufgebaut.
Der zweite Schenkel 12 des U-Rohres 1o ist durch eine vom U-Rolir abwärts führende
Leitung 24
| mit einem zweiten U-Rohr 13 verbunden, das |
| aus einem gewöhnlichen Eisenrohr mit belie- |
| bigem, vorzugsweise rundem Querschnitt |
| .,hergestellt ist. Der zweite Schenkel des |
| ohres 13 ist durch einen Rohrstutzen 14 |
| der Aufdellung 17 des Gastemperatur- |
Wechslers 15 verbunden. Am Anfang des Schenkels i1 des U-Rohres io ist eine Leitung
i9 durch den Boden der Rohrwandung durchgeführt, so daß die Mündung des Rohres i9
i bis 5 mm oberhalb des Bodens liegt. Die Leitung ig ist mit einem flachen U-Verschluß
2o versehen und soll flüssiges Kältemittel von dem nicht dargestellten Kondensator
des Kälteapparates in die Verdampferschlinge führen. Das flüssige Kältemittel strömt
somit in das Rohr io ein, fließt durch die beiden Schenkel dieses Rohres und weiter
durch das Rohr 2¢ in das zweite U-Rohr
13.
Etwa in den beiden U-Rohren noch
nicht verdampftes Kältemittel fließt durch den Rohrstutzen i¢ in den Gastemperaturwechsler
15 hinein, wo es im allgemeinen zum Verdampfen kommt oder unter Umständen teilweise
noch unverdampft in bekannter Weise dem Flüssigkeitsumlauf des Kälteapparates zugeführt
wird. Um die Verdampfungsfläche des flüssigen Kältemittels zu vergrößern, können
besondere, an sich bekannte Hilfsmittel vorgesehen werden. So ist z. B. im U-Rohr
io eine Stauplatte 23 vorgesehen, und zwar bei der Anschlußstelle des Schenkels
i i an die Hilfsgasleitung 18. Eine ähnliche Stauplatte kann auch an der Anschlußstelle
des Schenkels 12 an der Leitung 24 vorgesehen sein. Der Boden des U-Rohres wird
infolgedessen vom flüssigen Kältemittel bedeckt, wobei die Oberfläche von der Höhe
der im Schenkel 12 vorgesehenen Stauplatte abhängig wird. Um die Verdampfungsfläche
noch weiter zu vergrößern, ist in. den Schenkehi des U-Rohres 12 ein Drahtnetz 22
vorgesehen, das in Form eines ovalen Rohres gebogen ist und somit an den Wandungen
der beiden Schenkel anliegt. Das Netz saugt flüssiges Kältemittel hoch und vergrößert
dadurch in an sich bekannter Weise die Oberfläche. Zu entsprechender Vergrößerung
ist das untere U-Rolir 13 mit Eindellungen 21 versehen, zwischen denen Näpfchen
entstehen sollen. Die beiden Schenkel des U-Rohres 13 können eine schwache Neigung
in Richtung des Flüssigkeitsstromes haben. Das U-Rohr 1o soll vorzugsweise nahezu
waagerecht liegen, jedenfalls soll jeder Schenkel des U-Rohres waagerecht liegen.
-
Das in dem nicht dargestellten Absorber ausgewaschene Hilfsgas, z.
B. Wasserstoff, strömt nach Durchgang durch die Innenrohre des Wechslers 15 durch
die Kammer 16 und das Rohr 18 in den Schenkel i i des U-Rohres
io
ein. Unter Erzeugung von Kälte verdampft das Kältemittel in diesen Hilfsgasstrom,
wobei das Hilfsgas reicher und reicher an Kältemitteldampf wird. Das Hilfsgas strömt
nach Durchgang der beiden Schenkel des - U-Rohres io durch Leitung 24 in das, tiefer
gelegene U-Rohr 13 ein. Das mit Kältenjittel gesättigte Hilfsgas strömt durch den
Rohrstutzen 14 und das Mantelrohr des Wechslers 15 zu dem Absorber zurück, wo es
in bekannter Weise durch Absorptionslösung ausgewaschen wird. Bei der Vorrichtung
der Erfindung sollen die beiden U-Rohre io bzw. 13 verschiedenen Zwecken dienen,
das erste Rohr zur Tiefkühlung, das zweite zum Kühlen des Kühlraumes. Für Tiefkühlung
wird das obere Rohr in eine Tiefkühlkammer eingebaut, wie es in der Abb. 3 schematisch
dargestellt ist. Die beiden Schenkel ii und 12 des U-Rohres io sind von einem Blechband
25 umgespannt, dessen horizontal verlaufende Teile etwas breiter als die das U-Rohr
io umgreifenden Teile sind und dessen beide Enden in geeigneter Weise zusammengefügt
sind, z. B. durch sog. Nürnbergerniete oder durch Schweißen, Schrauben o. dgl. Es
entsteht somit -eine Tiefkühlkammer, deren Boden und Decke aus dem Band 25 gebildet
sind. Sowohl der Boden wie die Decke liegen in je einer Tangentialebene der Mantelfläche
des Rohres io, und der Abstand zwischen diesen beiden Teilen des Blechbandes 25
ist also annähernd gleich der großen Achse der Ellipse dieses Rohres. Diese Achse
ist so groß, daß dieser Abstand genügt, um ein Eiskästchen üblicher Höhe in die
gebildete Kammer einsetzen zu können. Die beiden inneren Seitenwandungen und die
Rückwand der Kammer werden durch die Manteloberfläche des U-Rohres gebildet. Es
empfiehlt sich jedoch, eine besondere Abdeckung dieser Rohrwandungen vorzusehen,
u. a. um die Ecken zwischen dein Bodenplattenteil 25 und dem elliptischen Rohr io
vor Verschmutzung zu schützen. Diese Abdeckung besteht im Ausführungsbeispiel aus
einem schwach geknickten oder gewölbten Blechband 31, das die der inneren Kammer
zugekehrten _Seiten des U-Rohres bedeckt. Die Kanten des Bandes sind geknickt und
vorzugsweise durch Löten, Galvanisieren o. dgl. mit der inneren Fläche des Bandes
25 verbunden.
-
Gemäß weiterer Erfindung kann die Decke der Tiefkühlkammer, die etwa
unter der gleichen Spannung steht wie der zum Tragen von Eiskästchen vorgesehene
Boden der Kammer steht, auch für den Aufbau einer zweiten Tiefkühlkammer benutzt
werden. Zu diesem Zweck wird eine kastenartige Blechhaube 28 aufgesetzt, die aus
Decke, zwei Seitenwandungen und einer Rückwand besteht und zusammen mit dem Band
25 eine zweite Tiefkühlkammer bildet. Die gegen das Band 25 anliegenden Kanten der
Haube können geknickt sein, wie bei 34 (Fig. 5) gezeigt, um ein besseres Anliegen
zu erreichen. Dagegen ist es, wie später erwähnt werden soll, zweckmäßig, die Befestigung
der Haube am Band 25 durch Löten oder Galvanisieren zu vermeiden. Statt. dessen
kann die Kante der Hinterwandung mit zwei oder mehreren Zungen 32 (Fig. 4) versehen
sein, die vorzugsweise beim Ausstanzen des für die Haube bestimmten Formbleches
mit in einem Stück gestanzt werden. Diese Zungen werden zwischen die Platte 25 und
zwei am Blech 25 feste, d. h. genietete oder ausgepreßte Klammern 30 eingeschoben,
wie es in der Abb. 4 schematisch dargestellt ist. Nach vorn wird die Haube-von einer
vorzugsweise aus einem Blechstück ausgestanzten und gepreßten Abdeckplatte 27 festgehalten.
Die vordere Kante der Haube 28 wird hierzu in eine Umbördelung 29 (Fig. 3) der Abdeckplatte
27 eingeschoben. Diese Umbördelung kann ferner durch Niete o. dgl. noch fester mit
der Haube verbunden werden. Die Abdeckplatte 27 kann vorzugsweise so groß sein,
daß sie den Raumkühler 13 und den Gastemperaturwechsler 15 nach vorn abschirmt.
Die untere, Kante der Abdeckplatte ist durch Schrauben, Niete o. dgl. ,a;n einer
Bef6stigungsplatte 3g festgemacht, die ihrerseits am Temperaturwechsler festgeschweißt
ist. In der Abb. 5 ist der fertig montierte KühlkÖrper schematisch dargestellt.
An den beiden Seitenwandungen der Haube 28 und der tiefstgelegenen Kühlkammer sind
zwei Ansätze 32 bzw. 33 vorgesehen, die als Gegenlager für Losbrechvorrichtungen
der Eiskästchen dienen sollen. Die Ansätze 32 sind vorzugsweise aus Blech hergestellt
und durch Niete an der Haube befestigt. Die Ansätze 33 können vorzugsweise durch
Schweißen unmittelbar an dem U-Rohr io selbst festgemacht werden. In der Abb. 5
ist ferner die bereits besprochene Zusammenfügung. der Beiden Enden des Bandes 25
durch Nürnbergerniete 36 ersichtlich. `Diese Niete sind von am Blechrand ausgestanzten
Zungen gebildet, die durch entsprechend geformte Löcher eines Blechstreifens 37
durchgezogen und danach geknickt sind. Man kann aber statt der Nürnbergerniete auch
gewöhnliche Niete oder irgendeine andere geeignete Form der Verbindung verwenden.
Auf der anderen, in der Abb. 5 nicht ersichtlichen Seite des Kühlkörpers ist dagegen
keine Fuge vorhanden, da das Band 25 einheitlich ist. Es empfiehlt sich, des besseren
Aussehens wegen den Verdampfer im Kühlraum derart anzuordnen,
daß
die die Niete aufweisende Seite dicht an der inneren Kühlschrankbekleidung anliegt.
-
Bei der Montage des Kühlkörpers im Kühlraum geht man vorzugsweise
wie folgt vor: Der fertige Kälteapparat, an -den bereits das Band 25 mit den Klammern
3o angeschlossen ist, wird mit den Arbeitsstoffen gefüllt, z. B. mit Wasser, Ammoniak
und Wasserstoff in vorberechneten Mengen. Beim Füllen tritt zufolge dem Steigen
des Innendruckes eine gewisse Formveränderung des U-Rohres ro wegen der elliptischen
Form des Rohrquerschnittes ein. Diese Formveränderung bewirkt ein starkes Anspannen
des um die Schenkel des U-Rohres io bereits durch die Niete gespannten Bandes 25,
dessen Spannung somit erheblich verstärkt wird. Hieraus ergibt .sich eine besonders
gute wärmeleitende Verbindung zwischen dem Band 25 und der Mantelfläche des U-Rohres
io. Dies hat für die Benutzung des Bandes als Tragplatte für Eiskästchen eine maßgebende
Bedeutung. Diese Spannung bewirkt, daß auch verhältnismäßig dünne Platten, z. B.
aus Kupfer, Aluminium o. dgl., eine fast absolut ebene Form behalten, selbst bei
schwankender Temperatur. Der nach Füllung des Apparates und insbesondere im Betrieb
steigende Innendruck drückt die beiden Schenkel des U-Rohres io auseinander und
buchtet die Mantelflächen jedes Schenkels derart aus, daß das Band 25 stets unter
erheblicher Spannung steht. Die elliptische Form des U-Rohrquerschnittes weist aber
auch weitere Vorteile auf. Um den ausreichenden Höhenabstand zwischen dem Boden
und der Decke der ersten Tiefkühlkammer zu erreichen, muß das Rohr entsprechend
bemessen sein, d. h. würde statt eines ovalen Rohres ein rundes Rohr benutzt, dann
müßte der Durchmesser dieses Rohres auch gleich dem Abstand zwischen den beiden
Platten sein. Der Kühlkörper wird aber dabei entweder unnötig entsprechend breiter,
oder der Innenraum für die Eiskästchen wird verengt. Wenn dagegen ein ovaler uerschnitt
gewählt wird, verbessert man die- Raumausnutzung in der Breite. Es braucht jedoch
nicht die mathematische Form der Ellipse gewählt werden, sondern es kann z. B. ein
Rohr mit lang gestrecktem, viereckigem Querschnitt benutzt werden, gegebenenfalls
mit abgerundeten Kanten oder sogar halbkreisförmigen Kurzseiten.
-
Die Verdampfer io mit Band 25 und Einsätzen, Verdampfer
13 und der Gastemperaturwechsler 15 mit Platte 3 1 werden durch
eine Öffnung in der Schrankisolation, z. B. in der Rückwandung des Schrankes, eingeschoben,
wonach der Apparat an der Rückseite bzw. einer der Seitenwandungen des Schrankes
befestigt wird. Diese Öffnung der Kühlschrankwandung ist eine für die Isolation
äußerst empfindliche Einrichtung. Es wird immer erstrebt, diese Öffnung möglichst
klein zu wählen. Da gemäß weiterer Erfindung die Haube 28 abnehmbar mit den übrigen
Teilen des Kühlkörpers verbunden ist, wird sie erst nach' dem Einschieben des Kühlkörpers
in den Schrank angebracht. Die Öffnung der Kühlschrankisolation kann daher entsprechend
kleiner sein. Die Haube 28 wird auf die obere Platte des Bandes 25 gesetzt, die
Zungen 32 werden in die Klammern 3o eingeschoben und endlich wird die vordere Abdeckplatte.27
aufgesetzt und an der Befestigungsplatte 31 durch Schrauben, Niete o. dgl. befestigt.
-
Wie besonders aus der Abb. i hervorgeht, ist das U-Rohr io gewissermaßen
selbsttragend, indem es nur an dem vorderen Ende jedes Schenkels durch Leitungen
mit dem Temperaturwechsler verbunden ist. Man braucht deswegen keine besondere Befestigung
an der der `Schrankhinterwandung zugekehrten Seite. Auch hier ist die elliptische
Form des Rohrquerschnittes von Bedeutung.
-
Die Erfindung ist nicht auf das schematisch dargestellte Ausführungsbeispiel
beschränkt. So kann z. B. sowohl der Tiefkühler wie der Raumkühler in verschiedener
Weise ausgebildet sein. So können z. B. mehrere U-Rohre übereinander angeordnet
sein und vorzugsweise in Reihe miteinander verbunden werden. Dadurch können eine
beliebige Anzahl von Tiefkühlkammern vorgesehen werden. Man kann auch z. B. die
beiden Schenkel jedes U-Rohres derart versetzen, daß die Unterkante des einen Schenkels
in gleicher Horizontalebene wie die Oberkante des anderen Schenkels liegt, wobei
die Tragplatte in dieser Ebene beliebig gespannt werden kann. Ferner kann der Raumkühler
aus mehreren Windungen bestehen, gegebenenfalls mit Kühlrippen versehen sein und
in beliebiger Weise an den Gasumlaufskreis zwischen Verdampfer und Absorber angeschlossen
sein. Dabei kann sowohl Mitstrom wie Gegenstrom zwischen Gas und Flüssigkeit vorgesehen
werden: