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Druckfeste Kühlplatte Die Erfindung betrifft eine druckfeste Kühlplatte
mit einer in einem Gehäuse untergebrachten Rohrschlange, die aus geradlinig und
parallel verlaufenden Rohrstücken rechteckigen Querschnitts sowie Verbindungsbogen
für diese besteht. -Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Kühlplatte
für Kühler und ähnliche Einrichtungen zu schaffen; innerhalb der Kühlplatte soll
eine veränderbare 'Menge einer Flüssigkeit vorgesehen sein, die entweder als Speicherungsmasse
oder zur besseren Wärmeübertragung oder sowohl für jenen als auch für diesen Zweck
dienen kann; auch soll die Kühlplatte gegenüber großen, hohen Drücken widerstandsfähig
sein. Bei den druckfesten Kühlplatten der obengenannten Art wird diese Aufgabenstellung
dadurch gelöst, daß die Stirnflächen der Rohrschlange in je einer Ebene liegen und
das Gehäuse genügend evakuiert ist, um dessen Stirnflächen fest gegen die Schlangenstirnflächen
anzudrücken, wobei die Rohrstücke in genügender Zahl und genügend dicht nebeneinander
angeordnet sind, um die Gehäusewände gegen Wellung infolge des Druckunterschiedes
zwischen Innen- und Außenseite zu verstreben.
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Der Zwischenraum zwischen Gehäuse und Rohrschlange kann eine wärmeleitende,
vorzugsweise eutektische Flüssigkeit enthalten.
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Nach einem weiteren Erfindungsmerkmal kann der Zwischenraum nur unvollständig
mit Flüssigkeit gefüllt sein.
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Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der
Erfindung grundzügig dar. Es zeigt Fig. i eine Seitenansicht der Kühlplatte teilweise
in Durchsicht,
Fig.2 einen Schnitt in vergrößertem Maßstab nach
Linie 2-2 in Fig. i, Fig.3 einen Einzelteilschnitt in vergröß°rtem Maßstab, Fig.
4 einen Schnitt nach Linie 4-4 in Fig. 3, Fig.5 einen Einzelteilschnitt nach Linie
5-5 in Fig. 2, Fig. 6 einen senkrechten Schnitt einer Anordnung in größerem Maßstab,
bei welcher nur eine kleine Menge Kältemittelflüssigkeit gebraucht wird.
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In der Kühlplatte A ist eine Rohrschlange untergebracht, die mit einer
mechanischen Kühlanlage B in Verbindung steht. Die Kühlanlage ruht auf einer Grundplatte
i auf und ist mit einem geeigneten Kompressor 2 ausgestattet, welcher von einem
Motor 3 über die Treibriemen 4 angetrieben wird. Grundzügig dargestellt sind weiter
eine Kondensationsschlange 5 und ein Behälter 6. Die Hochdruckleitung 7 führt vom
Behälter zu einem geeigneten Ausdehnungsventil B. Die Kältemittelflüssigkeitszuführungsleitung
9 verbindet das Ausdehnungsventil 8 mit dem unten beschriebenen Verdampfer. Die
Saugleitung io führt das verdampfte Kältemittel dem Kompressor zu. In der Kühlplatte
ist eine Rohrschlange untergebracht, welche aus einer Anzahl Rohrstücken 15 rechteckigen
Querschnitts besteht. Diese Rohrstücke können bequem in Gruppen gleicher Länge zusammengestellt
werden. Zwei solcher Gruppen sind in Fig. i dargestellt, die gebildet sind von der
oberen Rohrschlange C und der unteren Rohrschlange D. Durch Anwendung von Rohren
mit rechteckigem Querschnitt wird eine Schlange mit flachen Stirnflächen geschaffen,
welche durch parallele Ebenen begrenzt wird. Diese Anordnung ist bei der Anwendung
von Kühlplatten günstig.
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In Fig. 2 ist eine Platte dargestellt, welche parallele Wände 16 und
17 aufweist, deren Kanten z. B. durch einen an einer Wand angebrachten Flansch 18
oder an der Stelle i9 durch Schweißen oder sonstwie mit der gegenüberliegenden Wand
verbunden werden. Die aus viereckig geformten Rohrstücken 15 gebildete Schlange
liegt somit an den inneren Flächen der Wände 16 und 17 mit größtmöglicher Fläche
an. Beim Herstellen von Schlangen mit Rohren rechteckigen Querschnitts ist es nicht
vorteilhaft, die Schlange zu biegen. Vorteilhaft ist es aber, vorgeformte Kupplungs-
oder Verbindungsstücke 20 zu verwenden, welche aus einem Rohr mit kreisförmigem
Querschnitt gebogen oder anderweitig geformt werden können, wobei die Anschlußstellen
der Verbindungsstücke in einer gemeinsamen Ebene 21, 22 liegen; jedoch ein Verbindungsstück
läßt sich auf diese Weise leicht mit den Enden zweier nebeneinanderliegender, geradlinig
verlaufender*Rohre 15 rechteckigen Querschnitts verschweißen. Falls beim Schweißen
zuviel Material aufgetragen ist, kann dieses abgeschliffen oder anderweitig geglättet
werden, um eine glatte Oberfläche, wie in Fig. 4 gezeigt, zu erhalten. Der Durchmesser
des Verbindungsstückes 20 ist vorzugsweise derselbe wie das Vierkantmaß des Rohres
15, um eine größtmögliche Berührung mit den Wänden 16 und 17 zu erreichen.
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Bei der in Fig. i gezeigten Kühlplatte ist ein Verbindungsstück 24
dargestellt, welches mit einem Stutzen 25 für den Anschluß an die Kältemittelflüssigkeitsleitung
9 über einen Krümmer oder sonstigen Verbindungsteil versehen ist. Ein Zweig des
Verbindungsstückes 24 führt zu einem Rohr der Gruppe C, der andere über eine Zwischenleitung
26 zu dem oberen Rohr 15° der Gruppe D der Rohrschlange. Ein Zweig des Auslaßverbindungsstückes
ist mit der Auslaßleitung 28 der Gruppe C verbunden. Der Stutzen 30 ist über
geeignete Zwischenstücke mit der Rückleitung io verbunden. In dem Hohlraum zwischen
den Wänden 16 und 17 kann ein geeigneter Wärmeleiter vorgesehen werden. `'orzugsweiseherrscht
im Hohlraum innerhalb der Platte ein Vakuum. Über den Stutzen oder Ventilkörper
31 (Fig. 5) kann die Wärmeleitflüssigkeit in den Hohlraum zwischen den Wänden 16
und 17 durch die Einfüllöffnung 32 geleitet werden, welche durch den Stopfen 33
verschließbar ist. Nachdem die «'ä rmeleitflüssigkeit eingefüllt worden ist, kann
das Absaugen der Luft aus dem Hohlraum der Platte über den Stutzen 31 erfolgen,
um so ein Teilvakuum zu erzeugen. Die Kugel 34 wirkt als Rückschlagventil und verhindert
den Eintritt von Außenluft; der Ablaßstutzen 35 (Fig. i) dient dem Entleerender
Wärmeleitflüssigkeit aus dem Hohlraum der Platte.
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In Fig. 2 ist eine Platte dargestellt, deren Hohlraum zum großen Teil
mit Wärmeleitflüssigkeit gefüllt ist; der Flüssigkeitsspiegel ist mit l bezeichnet.
Die Flüssigkeitsmenge kann geändert werden; beim Auffüllen ist jedoch die Ausdehnung
der Flüssigkeit beim Gefrieren zu berücksichtigen. Die Flüssigkeit dient nicht nur
als Speicher, sondern liefert auch die notwendige Feuchtigkeit für den wärmeübertragenden
Film zwischen den gegenüberliegenden äußeren Stirnseiten der Rohrstücke 15 und den
Innenseiten der Wände 16 und 17. Wird die Flüssigkeit durch den Stutzen 31 eingefüllt,
so kann sie den Hohlraum der Platte frei ausfüllen. Um die Flüssigkeit frei in den
gesamten Hohlraum fließen zu lassen, kann der Durchmesser der Verbindungsstücke
2o etwas, zumindest stellenweise, vermindert sein. Es könnte allenfalls auch ein
zusätzlicher Einlaß vorgesehen werden, um die Platte schneller füllen zu können.
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Wie die Fig. 6 zeigt, kann auch eine viel geringere Flüssigkeitsmenge
mit dem Flüssigkeitsspiegel Y zur Anwendung gelangen. Bei der Ausführung nach Fig.6
fällt die Speicherwirkung fort, jedoch ist im Hohlraum der Platte hinreichend Flüssigkeit
vorhanden, welche die für den Wärmeübergangsfilm notwendige Feuchtigkeit zwischen
den gegenüberliegenden Stirnflächen der Rohrlängen 15 und den Seitenwänden 16 und
17 zu liefern hat. Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke läßt eine Reihe von
Abänderungen betreffs Größe, Form, Anzahl und Lage der Teile zu und ist nicht als
auf das hier im Grundzug beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt.
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Beispielsweise kann eine einzige Schlange innerhalb der Kühlplatte
an Stelle der in Fig. i dargestellten parallel geschalteten Gruppen verwendet werden.
Auch können irgendwelche sonst geeigneten Abstandhalte- oder Befestigungsmittel
für die Schlangen in
einer Platte Verwendung finden. Die in Fig.
i dargestellten Abstandhalter 4o können auch in sonst geeigneter Größe, Form, Anzahl
oder Lage angebracht werden.
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Eine überaus geeignete Verkörperung des Erfindungsgedankens ist diejenige,
bei der die Schlange aus einer Anzahl geradlinig verlaufender Rohre rechteckigen
Querschnitts besteht, wobei die Rohre so verbunden sind, daß sie eine fortlaufende
Schlange bilden; die Verbindungsstücke selbst jedoch haben kreisförmigen Querschnitt.
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Es liegt durchaus im Rahmen des Erfindungsgedankens, auch ein durchlaufendes
Rohr zu verwenden, d. h. daß ein Rohr mit rechteckigem Querschnitt zur Anwendung
gelangt, das in sich gebogen ausgeführt ist. Auch ist außer der Anwendung gesonderter
miteinander verbundener Abschnitte, etwa solcher der beschriebenen Form, eine sonstwie
geeignete flüssigkeitsführende Verbindung zwischen nebeneinanderliegenden geradlinigen
Rohrstücken denkbar.
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Die Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Kühlplatte ist von dem ausreichenden
Wärmeübergang zwischen der Schlange, in welcher das Kältemittel verdampft wird,
und den gegenüberliegenden Seitenwänden 16 .und 17 der Kühlplatte abhängig.
Der Hohlraum der Kühlplatte wird mit hinreichender Flüssigkeitsmenge gefüllt, damit
die Bildung von Flüssigkeitsfilmen vonstatten geht. Durch die Verwendung von Rohren
viereckigen Querschnitts ist die Fläche der Flüssigkeitsfilme und damit auch die
des unmittelbaren Wärmeüberganges größer gehalten, als dies der Fall bei der Verwendung
von Rohren kreisförmigen oder ovalen Querschnitts sein könnte. Die Flüssigkeit,
etwa eine eutektische, ermöglicht die Bildung der Flüssigkeitsfilme, ob nun nur
eine kleine Menge (Fig. 6) oder eine größere (Fig. 2) verwendet wird. Bei der Ausführung
nach Fig.6 mag es wünschenswert sein, die Kühlplatte zu bewegen, um eine gleichmäßige
Verteilung der Flüssigkeit zu erzielen, bevor die Luft im Hohlraum der Kühlplatte
ausgepumpt wird. Bei beiden Ausführungsformen der Kühlplatte wird der Hohlraum genügend
luftleer gepumpt, damit der Druck der Außenluft auf die Seitenwände der Platte wirksam
wird. Der Druckunterschied kann sich nach Wunsch in weiten Grenzen bewegen, was
von der Größe der Gesamtfläche der Platte und von der Blechstärke der Seitenwände
der Platte abhängig ist. Er kann z. B. innerhalb der Grenzen von ioo bis 5oo mm
Vakuum schwanken. Der Druck der Außenluft auf die Seitenwände bewirkt eine innige
Berührung zwischen den inneren Flächen der Wände und den gegenüberliegenden Seitenflächen
der Rohre. Der auf diese `'eise erreichte Druckunterschied bewirkt einen Wärmeübergang,
der ebenso gut ist wie derjenige bei Metall aus einem Stück, und er findet unter
besseren Bedingungen statt, als dies bei verschweißten, hartgelöteten oder weichgelöteten
Metallteilen der Fall ist. Der Vorgang selbst ist einfach ' und leicht und schnell
auszuführen. Das Ergebnis ist eine Kühlplatte mit überaus wirksamen Wärmeübergangseigenschaften
zwischen dem Kältemittel im Innern der Schlange und dem Äußeren der Kühlplatte.
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Die geradlinig verlaufenden Rohrstücke haben außerdem die wichtige
Aufgabe der Innenversteifung der Kühlplatte zu erfüllen. Die hier gekennzeichneten
Kühlplatten werden oft bei Gefrierpressen angewandt; sie haben hierbei die dem Gefrieren
zwischen übereinanderliegenden Kühlplatten ausgesetzten Massen zusammenzudrücken
und sind so selbst hohen Drücken ausgesetzt. Durch die Verwendung geradliniger Rohrstücke
soll zweierlei erreicht werden; es soll gegen den inneren Druck auf die Seiten der
Platte Widerstand geleistet werden, und die sich gegenüberliegenden Stirnflächen
oder Seiten der Kühlplatte sollen in glatten und parallelen Ebenen gehalten werden.
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Wenn der Rohrschlangenaufbau in die Kühlplatte eingebracht und der
Raum innerhalb der Kühlplatte teilweise luftleer gemacht ist, so wird dennoch die
Kühlplatte als ein widerstandsfähiges Element mit beiderseits glatten Flächen, die
gegeneinander parallel verlaufend sind, auch der Einwirkung der Druckunterschiede
zwischen Innen- und Außenseite widerstehen können.