DE69700220T2

DE69700220T2 - Verfahren zur Herstellung einer Verteilvorrichtung zum gleichmässigen Verteilen des Mediums in einer Vielzahl von Wärmetauscherrohren

Info

Publication number: DE69700220T2
Application number: DE69700220T
Authority: DE
Inventors: Tomohiro Chiba; Toshiharu Shinmura
Original assignee: Sanden Corp
Current assignee: Sanden Corp
Priority date: 1996-03-22
Filing date: 1997-03-21
Publication date: 1999-11-04
Anticipated expiration: 2017-03-22
Also published as: US5979547A; DE69700220D1; EP0797067A1; EP0797067B1; JPH09257386A

Description

Hintergrund der Erfindung

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Herstellungsverfahren für eine Verteilervorrichtung zur Benutzung in Kombination mit einem Wärmetauscher zum, gleichförmigen Verteilen eines Mediums auf eine Mehrzahl von Rohren des Wärmetauschers.
Allgemein wird die Wirksamkeit eines Wärmetauschers nicht nur durch die Wärmeübertragung von einem Wärmetausch eines äußeren Fluids, das außerhalb einer Mehrzahl von Rohren des Wärmetauschers fließt, sondern auch durch die Wärmeübertragung eines inneren Fluids, das im Inneren der Rohre fließt, beeinflußt. Insbesondere weist die Flußverteilung des inneren Fluids einen großen Einfluß auf. Als Mittel eines Beispieles wird eine Überlegung über einen Verdampfer als der Wärmetauscher angestellt. Ein Mischphasenkühlmittel als eine Mischung eines Gasphasenkühlmittels und eines Flüssigphasenkühlmittels wird in eine Mehrzahl von Rohren des Verdampfers eingeführt. Aufgrund des Unterschiedes in der Trägheit sind das Gasphasen- und Flüssigphasenkühlmittel nicht gleichförmig in dem an den Verdampfer gelieferten Mischphasenkühlmittel verteilt. Mit anderen Worten, das Mischphasenkühlmittel weist unausweichlich verschiedene Blasenverhältnisse an verschiedenen Punkten in einem Flußpfad auf. Bei der vorliegenden Beschreibung wird ein Blasenverhältnis als ein Verhältnis des Volumens des Gasphasenkühlmittels zu dem Volumen der Mischung des Gasphasen- und Flüssigphasenkühlmittels definiert. Unter diesen Umständen wird das Flüssigphasenkühlmittel in einem speziellen Rohr konzentriert, während das Gasphasenkühlmittel in einem anderen Rohr konzentriert wird. Dieses bringt eine nicht gleichförmige Temperaturverteilung innerhalb des Verdampfers mit sich. Als Resultat wird die Wirksamkeit des Wärmetauschers verschlechtert.
Zum Beispiel sind herkömmliche Wärmetauscher in der Japanischen Offenlegungsschrift JP 155194/1992 entsprechend der GB 2 250 336 A und ebenfalls in der US 2 099 186 offenbart. Bei herkömmlichen Wärmetauschern ist es jedoch unmöglich, das Kühlmittel gleichmäßig auf eine Mehrzahl von Rohren des Wärmetauschers zu verteilen, wie später beschrieben wird.

Zusammenfassung der Erfindung:

Es ist daher eine Aufgabe dieser Erfindung, ein Herstellungsverfahren einer Verteilervorrichtung vorzusehen, die gleichförmig ein Medium auf eine Mehrzahl von Rohren eines Wärmetauschers verteilen kann.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren, wie es in Anspruch 1 angegeben ist.
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.

Kurze Beschreibung der Zeichnung:

Fig. 1 ist eine Vorderansicht eines ersten herkömmlichen Wärmetauschers, der mit einer Verteilervorrichtung ausgerüstet ist;
Fig. 2 ist eine Vorderansicht eines zweiten herkömmlichen Wärmetauschers, der mit einer Verteilervorrichtung ausgerüstet ist;
Fig. 3 zeigt schematisch einen kennzeichnenden Abschnitt eines dritten herkömmlichen Wärmetauschers, der mit einer Verteilervorrichtung ausgerüstet ist;
Fig. 4 zeigt schematisch einen kennzeichnenden Abschnitt eines vierten herkömmlichen Wärmetauschers, der mit einer Verteilervorrichtung ausgerüstet ist;
Fig. 5 ist eine Seitenansicht einer Verteilervorrichtung;
Fig. 6 ist eine Schnittansicht, die entlang einer Linie A-A in Fig. 5 zum Beschreiben liniengleichen Blasenverhältnisses genommen ist;
Fig. 7 ist eine Vorderansicht der in Fig. 5 gezeigten Verteilervorrichtung;
Fig. 8 ist eine Seitenansicht einer Verteilervorrichtung;
Fig. 9 ist eine Schnittansicht, die entlang einer Linie B-B in Fig. 8 zum Beschreiben liniengleichen Blasenverhältnisses genommen ist;
Fig. 10 ist eine Vorderansicht der in Fig. 8 dargestellten Verteilervorrichtung;
Fig. 11 ist eine Draufsicht auf einen Verteiler;
Fig. 12 ist eine perspektivische Ansicht, die Ebenen gleichen Blasenverhältnisses in der in Fig. 1 dargestellten Verteilervorrichtung zeigt;
Fig. 13 ist eine perspektivische Ansicht zum Beschreiben des Koppelns der in Fig. 11 gezeigten Verteilerrohre;
Fig. 14 ist eine perspektivische Ansicht eines Wärmetauschers;
Fig. 15 ist eine Ansicht zum Beschreiben des Flusses eines Kühlmittels in dem in Fig. 14 dargestellten Wärmetauscher;
Fig. 16 ist eine perspektivische Ansicht eines Wärmetauschers;
Fig. 17 ist eine vertikale Schnittansicht eines kennzeichnenden Abschnittes des in Fig. 16 dargestellten Wärmetauschers;
Fig. 31 ist eine Ansicht zum Beschreiben des Flusses eines Kühlmittels in dem in Fig. 29 dargestellten Wärmetauscher.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen:

Zum Erleichtern des Verständnisses dieser Erfindung wird zuerst eine Beschreibung über mehrere herkömmliche Wärmetauscher unter Bezugnahme auf Fig. 1 bis 4 gegeben.
Es wird Bezug genommen auf Fig. 1, ein herkömmlicher Verdampfer 100 mit einer Verteilervorrichtung weist einen Stapel einer Mehrzahl von Fluiddurchgangsrohren 104 auf. Jedes Rohr 104 weist ein Paar von Tankabschnitten 101 und 102 zum Verteilen und Sammeln eines Kühlmittels und einen Rohrabschnitt 103 zur Fluidverbindung zwischen den Tankabschnitten 101 und 102 auf. Eine Mehrzahl von Tankabschnitten 101 bildet einen Eingangstank an einem oberen Ende des Verdampfers 100, während eine Mehrzahl der Tankabschnitte 102 einen Ausgangstank an einem unteren Ende des Verdampfers 100 bildet. Ein Kühlmitteleinführungsrohr 105 zum Einführen eines Kühlmittels in den Verdampfer 100 weist ein Ende auf, das mit einem Drosselabschnitt 106 verbunden ist. Der Drosselabschnitt 106 ist mit einem Verteilertank 107 gekoppelt der mit einer Mehrzahl von Verteilerrohren (Verteilerpfade) 108 verbunden ist. Die Verteilerrohre 108 sind mit den Tankabschnitten 101 so gekoppelt, daß sie mit den Rohren 104 in einer Eins-zu-Eins-Entsprechung in Verbindung stehen. Bei dem oben beschriebenen herkömmlichen Verdampfer bildet eine Kombination des Drosselabschnittes 106, des Verteilertankes 107 und der Verteilerrohre 108 die Verteilervorrichtung. Die Verteilervorrichtung zielt auf die gleichförmige Verteilung des Kühlmittels zu den entsprechenden Rohren 104.
Der oben beschriebene Verdampfer weist eine große Zahl von Verteilerrohren auf, die eine komplizierte Einpaßtätigkeit und einen großen Konstruktionsraum erfordern. Zum Erleichtern der Einpaßtätigkeit und zum Verringern des Konstruktionsraumes offenbart die oben erwähnte japanische Offenlegungsschrift JP 155194/1992 A verschiedene Modifikationen, bei denen ein Mehrlochrohr 109 als ein einzelnes Verteilerrohr in dem Eingangstank des Wärmetauschers 100 angeordnet ist, wie in Fig. 2 bis 4 dargestellt ist.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten herkömmlichen Verdampfer weist das durch den Drosselabschnitt gehende Kühlmittel eine gemischte Gas/Flüssigphase in dem Verteilertank auf und kann nicht gleichförmig zu den Verteilerrohren verteilt werden, die einfach mit dem Verteilertank ohne spezielle Überlegung verbunden sind.
Auf der anderen Seite sind die in Fig. 2 bis 4 dargestellten herkömmlichen Verdampfer wirksam zum Vereinfachen der Einpaßtätigkeit und zum Verringern des Konstruktionsraumes. Eine gleichförmige Verteilung des Kühlmittels auf die Rohre kann jedoch nicht erzielt werden, wenn nicht das Kühlmittel gleichförmig in das Mehrlochrohr 109 eingeführt wird. Die oben erwähnte japanische Offenlegungsschrift gibt keinen Hinweis auf eine Anordnung zum gleichförmigen Einführen des Kühlmittels in das Mehrlochrohr.
Als nächstes wird Bezug genommen auf Fig. 5 bis 13, die Erfindung wird beschrieben.
Eine Verteilervorrichtung 1, die gemäß dieser Erfindung hergestellt ist, erzielt eine gleichförmige Verteilung eines Mediums durch Koppeln einer Mehrzahl von Verteilerpfaden 4 mit einem Verteilertank 3 in Übereinstimmung mit einem Zustand des Mediums innerhalb des Verteilertankes 3. Der Zustand des Mediums innerhalb des Verteilertankes 3 variiert in weitem Maße in Abhängigkeit von einer Flußrichtung des Mediums und einer Koppelrichtung der Verteilerpfade 4 in Bezug auf den Verteilertank 3. Zum Beispiel ist in Fig. 5 die Flußrichtung des durch den Drosselabschnitt 2 gehenden Mediums im wesentlichen mit der Koppelrichtung der Verteilerpfade 4 in Bezug auf den Verteilertank 3 ausgerichtet. In diesem Fall weist das Medium innerhalb des Verteilertankes 3 einen Zustand auf, der jetzt beschrieben wird. Es wird hier angemerkt, daß das Medium ein Zweiphasenmedium ist, das im wesentlichen aus Gasphasenmedium und einem Flüssigphasenmedium besteht. Unter Einfluß einer Trägheitskraft, die aus einer Zentrifugalkraft resultiert, ist der Verteilertank 3 reich mit dem Gasphasenmedium und dem Flüssigphasenmedium in einem mittleren Gebiet bzw. einem Randgebiet nahe einer Wand. Hier soll ein Blasenverhältnis definiert sein als ein Verhältnis des Volumens des Gasphasenmediums zu dem Volumen sowohl des Gasphasenmediums als auch des Flüssigphasenmediums. Zusätzlich wird eine Linie gleichen Blasenverhältnisses definiert als eine Linie, die durch Verbinden jener Punkte eines gleichen Blasenverhältnisses innerhalb des Verteilertankes 3 bestimmt wird. In dem oben beschriebenen Fall weist das Blasenverhältnis eine Verteilung auf, die in Fig. 6 dargestellt ist, die eine Schnittansicht des Verteilertankes 3 ist. Die Linien gleichen Blasenverhältnisses sind durch die gestrichelten Linien in der Figur bezeichnet.
Andererseits ist in Fig. 8 die Flußrichtung des durch den Drosselabschnitt 2 gehenden Mediums im wesentlichen senkrecht zu der Koppelrichtung der Verteilerpfade 4 in Bezug auf den Verteilertank 3. In diesem Fall wird die Verteilung des Blasenverhältnisses in der Flußrichtung des Mediums unter der Wirkung der Trägheitskraft verursacht, die aus dem Fluß des Mediums resultiert. Insbesondere ist der Verteilertank 3 reich mit dem Gasphasenmedium und dem Flüssigphasenmedium in der Nähe einer stromaufwärtigen Seite (nahe einem Einführungsrohr 5) bzw. einem inneren Gebiet. Folglich sind die Linien gleichen Blasenverhältnisses gezeichnet, wie in Fig. 9 dargestellt ist.
Alternativ ist in Fig. 11 die Flußrichtung des durch den Drosselabschnitt 2 gehenden Mediums weder ausgerichtet noch einfach senkrecht zu der Koppelrichtung der Verteilerpfade 4 in Bezug auf den Verteilertank 3. In diesem Fall wird eine Ebene gleichen Blasenverhältnisses durch eine Menge entsprechender Linien gleichen Blasenverhältnisses bestimmt. Als Beispiel sind drei Ebenen gleichen Blasenverhältnisses in Fig. 12 dargestellt. Genauer, das durch den Drosselabschnitt 2 gehende Medium weist eine Gas/Flüssigverteilung in der Flußrichtung des Mediums auf und wendet sich in eine senkrechte Richtung als eine neue Flußrichtung. Eine andere Gas/Flüssigverteilung wird in der neuen Flußrichtung verursacht und der anfänglichen Gas/Flüssigverteilung überlagert.
Noch genauer, in dem Fall des in Fig. 5 dargestellten Koppelmodus sind die Linien gleichen Blasenverhältnisses entlang im wesentlichen konzentrischer Kreise gezeichnet, wie in Fig. 6 dargestellt ist. Daher kann das Medium gleichförmig verteilt werden, wenn die Verteilerpfade 4 entlang eines ausgewählten der konzentrischen Kreise oder der Linien gleichen Blasenverhältnisses angeordnet werden, wie in Fig. 7 dargestellt ist. Die ausgewählte der Linien gleichen Blasenverhältnisses wird im Hinblick auf die Zahl der Verteilerpfade 4 und dem Abstand zwischen den Verteilerpfaden 4 ausgewählt. Auf den ersten Blick scheint dieser Aufbau dem Aufbau des Standes der Technik zu ähneln, der in Fig. 3 als eine der Modifikationen des Mehrlochrohres dargestellt ist, das in der oben erwähnten japanischen Veröffentlichung offenbart ist. Tatsächlich hat solche scheinbare Ähnlichkeit keine Bedeutung. Wie oben beschrieben wurde, bezieht sich die japanische Veröffentlichung nicht auf die Anordnung zum gleichförmigen Einführen des Mediums in das Mehrlochrohr. Weiterhin erstreckt sich bei dem in Fig. 3 dargestellten Aufbau jeder Kühlmittelpfad in eine radiale Richtung über eine Mehrzahl von Linien gleichen Blasenverhältnisses. Es ist daher unmöglich, mit diesem Aufbau das Medium gleichförmig zu verteilen.
In dem Fall des in Fig. 8 dargestellten Koppelmodus kann das Medium gleichförmig verteilt werden, wenn die Verteilerpfade 4 im wesentlichen entlang einer ausgewählten der Linien gleichen Blasenverhältnisses angeordnet werden, wie in Fig. 10 dargestellt ist.
In dem Fall des in Fig. 11 dargestellten Koppelmodus weist das Blasenverhältnis eine dreidimensionale Verteilung in der Form von Ebenen gleichen Blasenverhältnisses auf, wie in Fig. 12 dargestellt ist. In diesem Fall werden die Einstecktiefen der oberen Enden der Verteilerpfade 4 in den Verteilertank 3 so geändert, daß die oberen Enden im wesentlichen entlang einer ausgewählten der Ebenen gleichen Blasenverhältnisses angeordnet sind, wie in Fig. 13 dargestellt ist. Somit wird das Medium gleichförmig verteilt.
Wie oben beschrieben wurde, wird durch Anordnen der Mediumeinlaßöffnungen der Verteilerpfade 4 im wesentlichen entlang entweder der Linie gleichen Blasenverhältnisses oder der Ebene gleichen Blasenverhältnisses der Massenfluß des zu jedem Rohr verteilten Mediums im wesentlichen gleich gehalten. In diesem Fall sind die Mitten der Mediumeinlaßöffnungen der Verteilerpfade 4 typischerweise im wesentlichen entlang der Linie oder Ebene gleichen Blasenverhältnisses angeordnet. Es ist daher möglich, eine gleichförmige Temperaturverteilung in einem Wärmetauscher zu erzielen. Dieses resultiert in einer Verbesserung der Wirksamkeit des Wärmetauschers.
Es wird wieder Bezug genommen auf Fig. 5 bis 7, die Verteilervorrichtung 1, die gemäß einer ersten Ausführungsform hergestellt wird, wird im einzelnen beschrieben.
Die Verteilervorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform weist den Drosselabschnitt 2, den Verteilertank 3 und die Verteilerpfade oder -rohre 4 auf. Die Flußrichtung des von dem Drosselabschnitt 2 in den Verteilertank 3 fließenden Mediums ist im wesentlichen mit der Koppelrichtung der Verteilerrohre 4 in Bezug auf den Verteilertank 3 ausgerichtet. Der Drosselabschnitt 2 ist mit einem Ende des Einführungsrohres 5 verbunden. Der Drosselabschnitt 2 kann weggelassen werden, wenn ein Expansionsventil in einem anderen Abschnitt des Kühlmittelkreislaufes (nicht gezeigt) vorgesehen wird. Der Verteilertank 3 ist mit dem Drosselabschnitt 2 gekoppelt. Innerhalb des Verteilertankes 3 sind die Linien gleichen Blasenverhältnisses gezeichnet, wie in Fig. 6 dargestellt ist. Die einen Enden der Verteilerrohre 4 (Mediumeinlaßöffnungen) sind mit dem Verteilertank 3 entlang einer der Linien gleichen Blasenverhältnisses gekop pelt, und die anderen Enden (Mediumauslaßöffnungen) sind mit einer Mehrzahl von Kammern gekoppelt, die in einem Tank des Wärmetauschers (nicht gezeigt) entsprechend verbunden sind. Bei dieser Ausführungsform weist das Blasenverhältnis eine zweidimensionale Verteilung auf. Daher können die Einstecktiefen der Verteilerrohre 4 in den Verteilertank 3 gleich oder konstant sein.
Es wird Bezug genommen auf Fig. 8 bis 10, die Verteilervorrichtung 1, die gemäß einer zweiten Ausführungsform hergestellt ist, wird beschrieben.
Die Verteilervorrichtung 1 gemäß der zweiten Ausführungsform weist den Drosselabschnitt 2, den Verteilertank 3 und die Verteilerrohre 4 wie die vorangehende Ausführungsform auf. Die Flußrichtung des von dem Drosselabschnitt 2 in den Verteilertank 3 fließenden Mediums ist im wesentlichen senkrecht zu der Koppelrichtung der Verteilerrohre 4 in Bezug auf den Verteilertank 3.
Auch in diesem Fall weist das Blasenverhältnis eine zweidimensionale Verteilung auf. Daher können die Einstecktiefen der Verteilerrohre 4 in den Verteilertank 3 konstant oder gleich sein.
Als nächstes wird Bezug genommen auf Fig. 11 bis 13, die Verteilervorrichtung wird beschrieben, die gemäß einer dritten Ausführungsform hergestellt ist.
Die Verteilervorrichtung 1 gemäß der dritten Ausführungsform weist den Drosselabschnitt 2, den Verteilertank 3 und die Verteilerrohre 4 wie die vorangehenden Ausführungsformen auf. Die Flußrichtung des von dem Drosselabschnitt 2 in den Verteilertank 3 fließenden Mediums ist weder im wesentlichen ausgerichtet noch im wesentlichen senkrecht zu der Koppelrichtung der Verteilerrohre 4 in Bezug auf den Verteilertank 3. Bei dieser Ausführungsform sind die einen Enden (Mediumeinlaßöffnungen) der Verteilerrohre 4 mit dem Verteilertank 3 entlang einer der Ebenen gleichen Blasenverhältnisses gekoppelt.
Es wird Bezug genommen auf Fig. 14, ein Wärmetauscher 10 wird wie folgt hergestellt. Ein Paar von geformten Platten wird durch Vorbereiten durch Pressen eines Plattenmateriales dargestellt. Die geformten Platten werden symmetrisch zum Bilden eines Rohres 11 gekoppelt. Eine Mehrzahl von Rohren 11 und Rippen 12 werden übereinandergestapelt. An einem Ende der Rohre 11 sind ein Eingangstank 13 und ein Ausgangstank 14 zur Verteilung und zum Sammeln des Mediums angeordnet. Der Wärmetauscher 10 ist vom sogenannten gezogenen Bechertyp oder Plattenrippentyp. In diesem Fall fließt ein von dem Drosselabschnitt (nicht gezeigt) eingeführtes Kühlmittel in den Verteilertank 3, so daß es zu den Verteilerrohren (nicht gezeigt) verteilt wird. Die Verteilerrohre werden durch Trennwände 15 gelagert.
Der Fluß des Kühlmittels in dem Wärmetauscher 10 ist in Fig. 15 dargestellt. Das Kühlmittel wird von dem Einführungsrohr 5 geliefert und geht durch den Verteilertank 3 und die Verteilerrohre, so daß es in den Eingangstank 13 eingeführt wird. Das Kühlmittel fließt dann durch jedes Rohr 11 einer U-Form und wird zu dem Ausgangstank 14 geführt, so daß es aus einem Ausgaberohr 6 fließt. Der oben erwähnte Fluß des Kühlmittels ist ein sogenannter Zweipfadfluß.
Durch einstückiges Bilden des Verteilertankes 3 und der Verteilerrohre in dem Eingangstank 13 wird das oben erwähnte Problem des Konstruktionsraumes beseitigt.
Es wird Bezug genommen auf Fig. 16, ein anderer Wärmetauscher 10 enthält eine Verteilervorrichtung ähnlich zu der in Fig. 5 bis 7 dargestellten Verteilervorrichtung. In dem Wärmetauscher 10 dieser Ausführungsform sind ähnliche Teile ähnlich zu jenen des in Fig. 14 dargestellten Wärmetauschers 10 mit entsprechenden Bezugszeichen bezeichnet und werden nicht weiter beschrieben. Fig. 17 zeigt einen Schnitt eines kennzeichnenden Abschnittes des Wärmetauschers 10. In Fig. 17 wird die Flußrich tung des Kühlmittels durch einen mit X markierten Pfeil bezeichnet. Fig. 18 ist eine Schnittansicht, die entlang einer Linie D-D in Fig. 17 genommen ist. Der Fluß des Kühlmittels in dem Wärmetauscher 10 ist in Fig. 19 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform ist der Eingangstank 13 durch die Trennwände 15 in eine Mehrzahl von Kammern unterteilt, die mit den entsprechenden Rohren 11 in einer Eins-zu-Eins-Beziehung in Verbindung stehen. Die Mediumeinlaßöffnungen der Verteilerrohre 4 sind in dem Verteilertank 3 an Punkten eines im wesentlichen gleichen Blasenverhältnisses angeordnet. Andererseits sind die Mediumauslaßöffnungen der Verteilerrohre 4 in den Kammern des Eingangstankes 13 entsprechend angeordnet. In diesem Fall fließt das Kühlmittel linear in den Eingangstank 13, nachdem es durch den Drosselabschnitt 2 gegangen ist. Daher sind die Linien gleichen Blasenverhältnisses im wesentlichen entlang der in Fig. 6 gezeigten konzentrischen Kreise verteilt. Die Verteilerrohre 4 sind entlang einem der konzentrischen Kreise angeordnet, wie in Fig. 18 dargestellt ist.
Es wird Bezug genommen auf Fig. 20, ein dritter Wärmetauscher 10 ist mit einer Verteilervorrichtung ähnlich zu der in Fig. 8 bis 10 dargestellten Verteilervorrichtung 1 ausgerüstet. Fig. 21 zeigt im Schnitt einen kennzeichnenden Abschnitt des Wärmetauschers 10 in Fig. 20. In Fig. 21 wird der Fluß des Kühlmittels durch einen mit X bezeichneten Pfeil dargestellt. Fig. 22 ist eine Schnittansicht, die entlang einer Linie E-E in Fig. 21 genommen ist. Der Wärmetauscher 10 ist an seiner einen Seite mit einem Kühlmitteleingangstank 16 zur Fluidverbindung zwischen dem Einführungsrohr 5 und dem Verteilertank 3 und einem Kühlmittelausgabetank 17 zur Fluidverbindung zwischen dem Ausgangstank 14 und dem Ausgaberohr 6 versehen. Bei dem Wärmetauscher 10 ist der Kühlmitteleingangstank 16 (Fig. 20) relativ lang in der Flußrichtung des Kühlmittels. Das bedeutet, daß der Fluß des Mediums im wesentlichen entlang der Längsrichtung des Kühlmitteleingangstankes 16 liegt. In diesem Fall sind die Linien gleichen Blasenverhältnisses in dem Verteilertank 3 wie in Fig. 9 dargestellt definiert. Die Verteilerrohre 4 sind entlang einer der in Fig. 22 dargestellten Linien gleichen Blasenverhältnisses angeordnet. Bei dieser Ausführungsform ist der Eingangstank 13 durch die Trennwände 15 in Kammern in einer Eins-zu-Eins-Beziehung zu den Rohren 11 auf die Weise ähnlich zu der in Fig. 17 und 18 dargestellten Ausführungsform unterteilt. Die Mediumeinlaßöffnungen der Verteilerrohre 4 sind in der Verteilerkammer 3 an Punkten eines im wesentlichen gleichen Blasenverhältnisses angeordnet, während die Mediumauslaßöffnungen in den entsprechenden Kammern angeordnet sind.
Wenn der Kühlmitteleingangstank 16 relativ kurz in dem Wärmetauscher 10 dieser Ausführungsform ist, wird die Flußrichtung des Kühlmittels etwas von der Längsrichtung des Kühlmitteleingangstankes 16 zu dem Eingangstank 13 abgelenkt, wie durch den gestrichelten Pfeil in Fig. 21 gezeigt ist. Daher ist die Verteilung des Blasenverhältnisses im wesentlichen wie die in Fig. 12 dargestellte. Obwohl es in der Figur nicht gezeigt ist, sind die oberen Enden (Mediumeinlaßöffnungen) der Verteilerrohre 4 entlang der Ebene gleichen Blasenverhältnisses positioniert.
Wie oben beschrieben wurde, stehen bei der in Fig. 17 und 18 dargestellten Ausführungsform und der in Fig. 21 und 22 dargestellten Ausführungsform die Kammern mit den Rohren in einer Eins-zu-Eins-Beziehung in Verbindung. Zum Verringern der Zahl der Teile oder Komponenten kann der Eingangstank des Wärmetauschers in eine kleinere Zahl von Kammern unterteilt werden, solange eine gleichförmige Verteilung des Kühlmittels sichergestellt ist. In diesem Fall entspricht jede Kammer nicht jedem einzelnen Rohr, sondern sie steht mit einer Gruppe von Rohren in Verbindung. Die Verteilerrohre gleich der Zahl der Kammern werden mit entsprechenden Kammern verbunden. Hierbei ist es wesentlich, daß ein gleicher Massefluß des Kühlmittels in jede Kammer verteilt wird. im folgenden wird die Beschreibung auf mehrere Ausführungsformen gerichtet, in denen jede Kammer nicht einem einzelnen individuellen Rohr, sondern einer Mehrzahl von Rohren entspricht.
Es wird Bezug genommen auf Fig. 23, ein Verdampfer 10 ist gezeigt, der ähnlich zu dem in Fig. 16 dargestellten ist, mit der Ausnahme, daß die Trennwände 15 an jedem zweiten Rohr zum Unterteilen des Eingangstankes 13 in fünf Kammern vorgesehen sind. Die Mediumauslaßöffnungen der Verteilerrohre 4 des gleichen inneren Durchmessers sind mit den Kammern in einer Einszu-Eins-Beziehung gekoppelt. Die Mediumeinlaßöffnungen der Verteilerrohre 4 sind entlang der Linie gleichen Blasenverhältnisses angeordnet, wie in Fig. 24 dargestellt ist.
Es wird Bezug genommen auf Fig. 25, ein Verdampfer 10 ist gezeigt, der ähnlich zu dem in Fig. 20 dargestellten ist, mit der Ausnahme, daß die Trennwand 15 zum Trennen von fünf Rohren von den anderen fünf Rohren so vorgesehen ist, daß der Eingangstank 13 in zwei Kammern unterteilt ist. Die Mediumauslaßöffnungen der Verteilerrohre 4 des gleichen Innendurchmessers sind mit den entsprechenden Kammern gekoppelt. Die Mediumeinlaßöffnungen der Verteilerrohre 4 sind entlang der Linie gleichen Blasenverhältnisses angeordnet, wie in Fig. 26 dargestellt ist. Ein gleicher Massenfluß des Kühlmittels wird in jede Kammer verteilt.
Es wird Bezug genommen auf Fig. 27 und 28, ein Verdampfer 10 ist gezeigt, der ähnlich zu dem in Fig. 20 dargestellten ist mit der Ausnahme, daß der Eingangstank 13 durch die Trennwand 15 in zwei Kammern entsprechend verschiedener Zahlen der Rohre unterteilt ist. Die Mediumauslaßöffnungen der Verteilerrohre 4 sind mit den entsprechenden Kammern gekoppelt. Die Verteilerrohre 4 weisen verschiedene Rohrquerschnittsflächen auf, von denen jede proportional zu der gesamten Rohrquerschnittsfläche (oder Zahl der Rohre) in jeder entsprechenden Kammer ist. Mit anderen Worten, die Verteilerrohre 4 müssen nicht den gleichen Durchmesser aufweisen und können verschiedene Durchmesser entsprechend den gesamten Rohrquerschnittsflächen (oder Zahl der Rohre) aufweisen. Bei diesem Aufbau unterscheidet sich der Massefluß des in jede Kammer eingeführten Kühlmittels, aber ein im wesentlichen gleicher Massefluß des Kühlmittels wird zu jedem Rohr geliefert. Es ist zu verstehen, daß die Zahl der Kammern (Zahl der Verteilerrohre) und die Querschnittsflächen der Verteilerrohre nicht auf jene in dieser Ausführungsform angegebenen beschränkt sind, sondern geändert werden können, so lange ein im wesentlichen gleicher Massefluß des Kühlmittels zu jedem Rohr geliefert wird. In dem Fall, in dem die Rohre verschiedene Querschnittsflächen aufweisen, wird dieses auch in Betracht gezogen.
Es wird Bezug genommen auf Fig. 29 und 30, ein Verdampfer ist gezeigt, in dem das Kühlmittel von dem Verteilertank 3 durch die Verteilerrohre 4 in ungefähr die Hälfte eines ersten Tankes 18 fließt, der durch die Trennwand 15 unterteilt ist. Dann fließt das Kühlmittel durch die Rohre 11 einer U-Form in eine ungefähre Hälfte eines zweiten Tankes 19. Danach fließt das Kühlmittel zu der anderen ungefähren Hälfte des zweiten Tankes 19. Die andere ungefähre Hälfte des zweiten Tankes 19 ist ähnlich in eine Mehrzahl von Kammern unterteilt, die entsprechend mit anderen Verteilerrohren 4 zur Fluidverbindung gekoppelt sind. Das Kühlmittel fließt dann von der anderen ungefähren Hälfte des zweiten Tankes 19 durch die Rohre 11 der U-Form zurück in die andere ungefähre Hälfte des ersten Tankes 18. Schließlich wird das Kühlmittel zu dem Ausgaberohr 6 geführt. Der oben erwähnte Fluß des Kühlmittels ist ein sogenannter Vierpfadfluß.
In diesem Fall sind nicht nur die Mediumeinlaßöffnungen der Verteilerrohre 4 in dem Verteilertank 3 im wesentlichen entlang der Linien gleichen Blasenverhältnisses angeordnet, sondern auch die Mediumeinlaßöffnungen der oben erwähnten anderen Verteilerrohre 4 sind in der ungefähren Hälfte des zweiten Tankes 19 im wesentlichen entlang der Linien gleichen Blasenverhältnisses angeordnet. Dieses ist so, da die Gas/Flüssigtrennung in dem zweiten Tank 19 so verursacht wird, daß das Flüssigphasenmedium und das Gasphasenmedium an verschiedenen Gebieten entfernt bzw. nahe zu der Trennwand 15 des zweiten Tankes 19 konzentriert sind. Dieses resultiert in einer Temperaturverteilung.
Es ist wieder zu verstehen, daß die Zahl der Kammern (die Zahl der Verteilerrohre) und die Querschnittsflächen der Verteiler rohre 4 nicht auf jene in dieser Ausführungsform angegebenen beschränkt sind, sondern sie können variiert werden, solange der im wesentlichen gleiche Massefluß des Kühlmittels zu jedem Rohr verteilt wird.
Die Verteilerrohre 4 können in dem zweiten Tank 19 allein unter einem ähnlichen technischen Konzept vorgesehen werden.
Die vorangehenden Ausführungsformen sind in Zusammenhang mit den Verdampfern des Types des gezogenen Bechers beschrieben worden. Diese Ausführungsformen können jedoch auch bei Wärmetauschern benutzt werden, solange ein Tank vorgesehen ist.
Wie oben beschrieben wurde, ist es mit der Verteilervorrichtung, die gemäß dieser Erfindung hergestellt ist, möglich, gleichförmig das Medium zu einer Mehrzahl von Rohren des Wärmetauschers zu verteilen. Als Resultat wird die Temperaturverteilung in dem Wärmetauscher so unterdrückt, daß die Wirksamkeit des Wärmetauschers verbessert werden kann.

Claims

1. Herstellungsverfahren für eine Verteilervorrichtung (1) für einen Wärmetauscher (10), mit:

einem Verteilertank (3) und

einer Mehrzahl von Verteilerpfaden (4), von denen jeder eine Mediumeinlaßöffnung und eine Mediumauslaßöffnung aufweist, die mit dem Verteilertank (3) bzw. dem Wärmetauscher (10) verbunden sind und die zum Führen eines Mischphasenmediums von dem Verteilertank (3) zu dem Wärmetauscher (10) dienen,

mit den Schritten:

Liefern des Mischphasenmediums, das im wesentlichen aus einem Gasphasenmedium und einem Flüssigphasenmedium besteht, an den Verteilertank (3),

Bestimmen von Punkten des Verteilertankes (3), die in einem Blasenverhältnis zueinander gleich sind, wobei das Blasenverhältnis als ein Verhältnis des Volumens des Gasphasenmediums zu dem Volumen sowohl des Gasphasenmediums als auch des Flüssigphasenmediums definiert ist, und Koppeln der Mediumeinlaßöffnungen der Mehrzahl von Verteilerpfaden (4) mit dem Verteilertank (3) im wesentlichen entlang einer Linie oder Ebene gleichen Blasenverhältnisses, wobei die Linie oder Ebene durch Verbinden jener Punkte des Verteilertankes (3), die in dem Blasenverhältnis gleich zu einander sind, definiert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Wärmetauscher (10) mit einer Mehrzahl von Wärmetauscherrohren (11) gebildet wird, worin die Mediumauslaßöffnungen der Mehrzahl von Verteilerpfaden (4) mit der entsprechenden Mehrzahl von Wärmetauscherrohren (11) gekoppelt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Wärmetauscher (10) mit einer Mehrzahl von Rohrgruppen gebildet wird, wobei jede Rohrgruppe mindestens ein Wärmetauscherrohr (11) aufweist, worin die Mediumauslaßöff nungen der Mehrzahl von Verteilerpfaden (4) mit der entsprechenden Mehrzahl von Rohrgruppen gekoppelt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem der Wärmetauscher (10) mit einem Tauschereingangstank (13) gebildet wird, worin die Verteilervorrichtung (3) in dem Eingangstank (13) vorgesehen wird oder mit dem Eingangstank (13) gekoppelt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem der Wärmetauscher (10) mit einem Tauschereingangstank (13) gebildet wird, worin:

der Tauschereingangstank (13) eine Mehrzahl von Kammern aufweist, die durch Trennwände (15) unterteilt sind und die mit einer Mehrzahl von entsprechenden Rohrgruppen gekoppelt sind, wobei jede Rohrgruppe mindestens ein Wärmetauschrohr (11) aufweist;

die Mediumauslaßöffnungen der Mehrzahl von Verteilerpfaden (4) mit der entsprechenden Mehrzahl von Kammern gekoppelt ist.