DE7720282U1

DE7720282U1 - Waermetauscher fuer ein kuehlgeraet, insbesondere fuer einen tauchkuehler fuer milch

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Publication number: DE7720282U1
Application number: DE19777720282
Authority: DE
Original assignee: SCHWEIGER HANS 8263 BURGHAUSEN
Current assignee: SCHWEIGER HANS 8263 BURGHAUSEN
Priority date: 1977-06-28
Filing date: 1977-06-28
Publication date: 1977-10-06

Description

HOFFMANN · EITLE & PARTNER

PAT E N TAN WÄLT E

DR. ING. E. HOFFMANN (1930-197«) . Dl PL-I NG. W. EITLE · D R. RER. NAT. K. H OFFMAN N · D I PL.-1 N G. W. LEH N

DIPL.-ING. K.FOCHSLE · DR. RER. NAT. B. HANSEN ARAaELLASTRASSE 4 (ETERNHAUS) . D-8000 MD N CH EN 81 · TELEFON (089) 911087 · TELEX 05-29619 (PATH E)

Ing. Hans Schweiger, 8263 Burghausen

Wärmetauscher für ein Kühlgerät, insbesondere für einen Tauchkühler für Milch

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher für ein Kühlgerät, insbesondere für einen Tauchkühler für Milch, dessen Kälteaggregat als Wärmepumpe zur Warmwasserbereitung benutzt wird, wobei der Wärmetauscher einen zumindest teilweise wärmeisolierten Behälter zur Aufnahme des zu erwärmenden Wassers umfaßt, der durch zumindest eine Trennwand in zumindest zwei Abteilungen unterteilt ist, zwischen denen ein Wasserübertritt ermöglicht ist und durch die die Verflüssiger-Rohrschlange des Kälteaggregats derart geführt ist, daß sich eine gegenstromähnliche Führung von Wasser und Kältemittel ergibt.

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Bei einem bekanncen Wärmetauscher der vorausgesetzten Art (DT-PS 941 485) ist der zylindrische Wasserbehälter durch mehrere, zu seiner vertikalen Achse konzentrische Trennwände in mehrere Abteilungen unterteilt. Zwischen den Abteilungen ist ein Wasserübertritt mittels entsprechender ₈₎ übe"laufrohre ermöglicht. Die Verflüssiger-Rohrschlange des Kälteaggregats ist durch die konzentrischen Abteilungen derart geführt, daß sich eine gegenstromähnliche Führung von Wasser und Kältemittel ergibt. Während nämlich der an den Kompressor des Kälteaggregats anschließende Abschnitt der Verflüssiger-Rohrschlange in der innersten Abteilung des Behälters angeordnet ist und die nachfolgenden Abschnitte durch die nach außen folgenden konzentrischen Abteilungen des Behälters geführt sind, wird das zu erwärmende Wasser in die äußerste konzentrische Abteilung des Behälters eingeleitet und mittels der überlaufröhre von dieser äußersten Abteilung über die nachfolgenden Abteilungen in die innerste Abteilung geführt. Zwar ist durch diese Anordnung der sich bei nicht unterteilten Behältern ergebende Nachteil behoben, daß sich das zu erwärmende Wasser stets auf eine mittlere Temperatur einstellt und nicht die an der Eintrittsstelle des überhitzten Dampfes des Kältemittels in dem Verflüssiger herrschende hohe Temperatur annehmen kann, wodurch die erreichbare Wassertemperatur für viele Anwendungszwecke zu niedrig ist, jedoch ist die Konstruktion des bekannten Wärmetauschers zu teuer, um insbesondere im Zusammenhang mit Tauchkühlern für Milch eingesetzt werden zu können. Zum einen wird die Konstruktion des Behälters durch die konzentrisch liegenden Trennwände kompliziert, da derartige Trennwände nur unter erheblichem Aufwand in den Behälter eingeschweißt werden können. Auch die überlaufrohre zwischen den einzelnen Abteilungen des Behälters erhöhen beträchtlich den Konstruktionsaufwand. Ferner sind bei dem bekannten Wärmetauscher die

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Trennwände aus schlecht wärmeleitendem und zugleich nicht hygroskopischem Material hergestellt, wodurch die Konstruktion ebenfalls verteuert wird. Insgesamt ist der bekannte Wärmetauscher konstruktiv aufwendig und teuer in der Herstellung.

Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, einen Wärmetauscher der vorausgesetzten Art konstruktiv so zu vereinfachen, daß dieser insbesondere im Zusammenhang mit Tauchkühler für Milch in der Landwirtschaft mit Erfolg einsetzbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Trennwand unter Bildung von zwei übereinander angeordneten Abteilungen im Wasserbehälter horxzontal angeordnet ist und mit der Behälterinnenwand zumindest über einen Teil des Umfangs einen Spalt für einen Wasserübertritt zwischen den Abteilungen des Behälters bildet.

Durch die erfindungsgemäße Lösung ergibt sich eine einfache Anbringung der Trennwand in dem Behälter. Die Verbindung der Trennwand mit der Behälterinnenwand erfolgt auf einfache Weise durch Punktschweißung oder durch leicht zu montierende Winkelstücke, da für Dichtheit zwischen der Trennwand und der Behälterinnenwand nicht gesorgt werden muß. Der zumindest über einen Teil der Umfangsfläche der Trennwand zwischen dieser und der Behälterinnenwand verlaufende Spalt ermöglicht auf einfache Weise einen Wasserübertritt zwischen den übereinanderliegenden Abteilungen des Behälters. Der Spalt ist so dimensioniert, daß eine Vermischung der Wassermengen der Abteilungen weitgehend vermieden ist, so daß die in. der oberen Abteilung befindliche Wassermenge im wesentlichen die Kompressoraustrittstemperatur des Kältemittels annehmen kann, während die Wassermenge in der unteren Abteilung iie verbleibende Abwärme öes Kältemittels aufnimmt.

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Beim Einsatz des erfindungsgemäßen Wärmetauschers für Tau,chfcühler, die in der Landwirtschaft zur Kühlung von in Kannen, Behältern oder Wannen aufbewahrter Milch verwendet werden, wird die obere Abteilung des Behälters derart dimensioniert, Aaß sich auch bei ca. nur 50 %-igem Anfall der üblichen Milchmenge noch eine ausreichende Erwärmung des Wassers in fler oberen Abteilung des Behälters auf mindestens ca. 55°C ergibt. Diese Wassertemperatur ist erforderlich, aber auch ausreichend, um das erzeugte Warmwasser zur Herstellung von Kälber-Futtermittel oder auch Reinigungszwecken verwenden Bu können. Die verbleibende Abwärme wird zur Vorwärmung der Wassermenge in der unteren Behälterabteilung verwendet.

Eine besonders zweckmäßige Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, daß der Behälter des Wärmetauschers eine weitere Abteilung aufweist, deren Wandungsbereiche nicht wärmeisoliert sind und die hinsichtlich des Kältemittelkreislaufs den anderen Abteilungen nachgeschaltet ist. Durch die nicht isolierte Behälterabteilung, die unterhalb der Vorwärmabteilung des Behälters angeordnet ist, wird erreicht, daß in allen Fällen durch die entsprechende Wassermenge und den diesbezüglichen Wärmeinhalt das Kältemittel auf die erforderliche Verdampfereintrittstemperatur heruntergekühlt wird. Damit können der Kondensator und der Ventilator, die sonst zur Verflüssigung des Kältemittels erforderlich sind, ent fallen. Dies ergibt im wesentlichen zwei Vorteile. Zum einen %tird die gesamte Wärmemenge des Kältemittels für die Warmwasserbereitung ausgenutzt und der Einfluß der Außentemperatur, der in bestimmten Fällen zu einem Verdampfen des Kältemittels vor dessen Eintritt in den Verdampfer führen kann, ausgeschlossen. Zum anderen sind die Nachteile, die mit dem Einsatz eines Ventilators zusammenhängen, nämlich die auftretende Verschmutzung, der erzeugte Lärm und der zusätzliche Stromverbrauch, vermieden.

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Auch die nachgeschaltete Abteilung des Behälters kann durch eine einen Wasserübertritt ermöglichende Trennwand von der benachbarten Abteilung getrennt sein, um weitgehend eine Vermischung der Wassermengen der nachgeschalteten Abteilung und der benachbarten Abteilung und damit die Einstellung einer Mischtemperatur zu vermeiden. Die Konstruktion dieser Trennwand kann der zwischen der obersten Abteilung und der dieser benachbarten Abteilung entsprechen.

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich dadurch, daß im Kältemittelkreislauf nach der nachgeschalteten Abteilung und vor dem Verdampfer ein Druckregler

angeordnet ist. Dieser Druckregler sorgt dafür, daß in allen Fällen das Kühlmittel auf die Verdampfer-Eintrittstemperatur gebracht wird.

Es ist zweckmäßig, daß in die oberste Abteilung des Behälters ein elektrischer Heizstab eingesetzt ist. Durch diese Zusatzheizung ist gewährleistet, daß in dem Fall, in dem ausnahmsweise durch die Wärmepumpe nicht die gewünschte Wassertemperatur in der obersten Abteilung des Behälters erreicht wird, diese durch Zuschaltung des elektrischen Heizstabs erzielt wird bzw. die erreichte Wassertemperatur auch über einen längeren Zeitraum aufrechterhalten werden kann.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Konstruktion wird anhand der einen Längsschnitt derselben zeigenden Zeichnung erläutert.

Innerhalb eines Gerätegehäuses 1 ist ein insgesamt mit 2 bezeichneter Behälter für das zu erwärmende Wasser angeordnet. Dieser Behälter ist im wesentlichen zylindrisch ausgebildet und durch zwei horizontal angeordnete Trennwände 3 und 4 in drei übereinanderliegende Abteilungen A, B und C unterteilt.

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Die Trennwände 3 und 4 ermöglichen einen Wärmeübertritt zwischen den Abteilungen A, B und C des Behälters 2 und sind hierfür entweder als Lochblende ausgebildet oder weisen zumindest über einen Teil ihres Umfangs einen Spalt 3a· 4a mit der Behälterinnenwand auf. Die Befestigung der Trennwände 3 und 4 an der Innenwand des Behälters 2 kann beliebig ausgebildet sein. Sie erfolgt z.B. mittels Befestigungswi.ilkeln oder durch Punktverschweißung. Während die Abteilungen A und B mit einer Wärmeisolierung 5 versehen sind, sind die j Wandungsbereiche der Abteilung C des Behälters 2 nicht wärme- ; isoliert. Der Behälter 2 ist mit einer in die unterste Abtei- ? lung C einmündenden Wasserzulaufleitung 6 und mit einer in J der obersten Abteilung A beginnenden Wasserablaufleitung .7 versehen.

In dem Gehäuse 1 ist unterhalb des Behälters 2 ein Kompressor !' 8 eines ansonsten nicht näher dargestellten Kälteaggregats, < z.B. eines Tauchkühlers für Milch, angeordnet. Die Verflüssi- | ger-Rohrschlange des Kälteaggregats, die insgesamt mit 9 be- f zeichnet ist, umfaßteine Steigleitung 9b, über die das zu | verflüssigende Kältemittel vom Kompressor auf möglichst unmittelbarem Weg in die oberste Abteilung A des Behälters 2 \ gelangt. Von dort wird das Kältemittel in drei Rohrschlangen-Abschnitte 9a, 9b und 9c, wobei jeweils ein Rohrschlangen-Abschnitt in der zugeordneten Abteilung des Behälters 2 zu liegen kommt,und über einen Druckregler 10 in den nicht dargestellten Verdampfer des Kühiaggregats geführt, von wo das Kältemittel ggfs. über einen Flüssigkeitsabscheider wieder dem Kompressor 8 zugeleitet wird. Durch die geschilderte Wasserzu- und -ableitung des Behälters 2 und die erläuterte Kältemittelführung in der Verflüssiger-Rohrschlange 9 ergibt sich eine gegenstromähnliche Führung von Wasser und Kältemittel. Diese bewirkt, daß die Wassermenge in der Abteilung A des Behälters 2 im wesentlichen auf die Kompressoraustritts-

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temperatur des Kühlmittels erwärmt wird, während die verbleibende Restwärme des Kältemittels zur Vorerwärmung der Wassermenge in der Abteilung B des Behälters 2 ausgenutzt wird. Die Wassermenge in der nicht isolierten Abteilung C sorgt für eine zuverlässige Abkühlung des Kältemittels auf die Verdampfereintrittstemperatur, ohne daß ein Ventilator oder ein anderes Kühlmedium eingesetzt werden muß. Um im Bereich der Abteilung C des Behälters 2 für eine ausreichende Luftführung im Gehäuse 1 zu sorgen, ist das Gehäuse 1 in dem genannten Bereich mit Luftdurchtrittsschlitzen la versehen.

Der geschilderte Druckregler 10 ist zwischen dem Ausgang der Verflüssiger-Rohrschlange und dem Verdampfar des Kälteaggregats angeordnet und sorgt zusätzlich dafür, daß das Kältemittel in allen Fällen auf die erforderliche Verdampfereintrittstemperatur abgekühlt wird.

Die Abteilungen A, B und C sind hinsichtlich ihres Volumens derart dimensioniert, daß in allen Fällen die Wassermenge in der Abteilung A des Behälters 2 die gewünschte Temperatur erreicht, während die entsprechende Wassermenge in der Abteilung C des Behälters 2 für eine Herabkühlung des Kältemittels auf die Verdampfereintrittstemperatur sorgt. Die verbleibende Abwärme des Kältemittels wird in der Abteilung B des Behälters 2 für eine entsprechende Vorwärmung der darin befindlichen Wassermenge eingesetzt.

Die Trennwände 3 und 4 lassen zwar einen entsprechenden Wasseraustausch zwischen den Abteilungen A, B und C des Behälters 2 zum Nachführen des Wassers zu, vermeiden jedoch eine zu weitgehende Vermischung der Wassermengen in diesen Abteilungen und damit das Einstellen einer Mischtemperatur, insbesondere in der Abteilung A des Behälters 2.

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In die oberste Abteilung A des Behälters 2 kann ein elektrischer Heizstab 11 eingesetzt sein, der über Anschlußkontakte 11a und 11b in üblicher Weise an das elektrische Netz angeschlossen ist. Der elektrische Heizstab 10 kann mittels eines Thermostats ein- und ausgeschaltet werden, um entweder bei einer größeren zu entnehmenden Wassermenge zusätzlich für die Erwärmung des Wassers zu sorgen oder bei einer kleineren Wassermenge, die allein mit der Abwärme des Kühlmittels des Tauchkühlers erwärmt werden könnte, bei Nichtarbeiten des Tauchkühlers das Warmwasser über län^-are Zeit auf der gewünschten Temperatur zu halten.

Obwohl in den meisten Fällen die Wassermenge in der Abteilung C des Behälters 2 ausreichend ist, das Kältemittel auf die Verdampfereintrittstemperatur herunterzukühlen, kann für alle Fälle eine zusätzliche Kühlung durch einen Ventilator erfolgen, der mittels eines die Temperatur des Kältemittels am Ausgang der Verflüssiger-Rohrschlange messenden Thermostats ein- und ausschaltbar sein kann.

Um die Bauhöhe des Gehäuses zu reduzieren, können der Kompressor 8 des Kälteaggregats und die zugehörigen Bauteile ohne weiteres neben dem Behälter 2 angeordnet sein. In beiden Fällen ergibt sich eine konstruktiv und ästhetisch ansprechende Konstruktion des Gehäuses 1.

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Claims

ft · ■ · ■ ■ i ι Schutzansprüche

1. Wärmetauscher für ein Kühlgerät, insbesondere für einen Tauchkühler für Milch, dessen Kälteaggregat als Wärmepumpe zur Warmwasserbereitung benutzt wird, wobei der Wärmetauscher einen zumindest teilweise wärmeisolierten Behälter zur Aufnahme des zu erwärmenden Wassers umfaßt, der durch zumindest eine Trennwand in zumindest zwei Abteilungen unterteilt ist, zwischen denen ein Wasserübertritt ermöglicht ist und durch die die Verflüssiger-Rohrschlange des Kälteaggregats derart geführt ist, daß sich eine gegenstromähnliche Führung von Wasser und Kältemittel ergibt, dadurch gekennzeichnet , daß die Trennwand (3) unter Bildung von zwei übereinander angeordneten Abteilungen (A, B) im Wasserbehälter (2) horizontal angeordnet ist und mit der Behälterinnenwand zumindest über einen Teil des Umfangs einen Spalt (3a) für einen Wasserübertritt zwischen den Abteilungen (A, B) des Behälters

(2) bildet.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (2) eine weitere Abteilung (C) aufweist, deren Wandungsbereiche nicht wärmeisoliert sind und die hinsichtlich des Kältemittelkreislaufs den anderen Abteilungen (A, B) nachgeschaltet ist.

3. Wärmetauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die nachgeschaltete Abteilung (C) durch eine einen Wasserübertritt ermöglichende Trennwand (4) von der benachbarten Abteilung (B) getrennt ist.

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4. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß im Kältemittelkreislauf nach der nachgeschalteten Abteilung (C) und vor dem Verdampfer ein Druckregler (10) angeordnet ist.

5. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß in die oberste Abteilung- (A) des Behälters (2) ein elektrischer Heizstab (11) eingesetzt ist.

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