EP0223995A2 - Wärmeaustauscher - Google Patents

Abstract

Wärmeaustauscher z.B. für Wäschetrockner, bei dem hohle Aluminiumprofile (1), die an ihren Schmalseiten positive (2) bzw. negative Profilierungen (3) besitzen, zu größeren Platten zusammengesetzt werden, die dann im Abstand von­einander in Nuten (14, 16) von eine Halterung bildenden Profil­leisten (8, 9) eingesteckt werden.

Description

• Die Erfindung betrifft einen Wärmeaustauscher entsprechend den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruchs 1.
• Wärmeaustauscher, z.B. Kondensationswärmetauscher, werden in großen Stückzahlen, z.B. für Wäschetrockner benötigt, wobei größere hohle Einzelplatten im Abstand voneinander angeordnet werden. Durch den Freiraum zwischen den Platten wird z.B. die stark feuchtigkeitshaltige Prozeßluft ge­führt. Durch die Hohlräume in den Platten wird Kühlluft geblasen. Die Oberfläche der Platten bilden Kondensations­flächen, an denen sich die in der Prozeßluft enthaltene Feuchtigkeit niederschlägt.
• Da physikalisch gesehen der Wärmeübergang von der Kühlluft­seite prozeßbestimmend ist, gibt es derzeit neben den glat­ten Hohlräumen zusätzlich eingeklebte Aluminiumblech­streifchen. Mit der Einklebung von zusätzlichen Wärme­tauscherflächen auf der Kühlseite erhöht man zwar den Wir­kungsgrad, muß aber den fertigungstechnischen Nachteil einer Verklebung in Kauf nehmen. Auch ist die Wärmeablei­tung solcher Zusatzflächen an der Klebestelle gehemmt, so daß nach derzeitigem Stand der Klebetechnologie sehr viele Zusatzflächen eingeklebt werden müssen, was zu einem hohen Strömungswiderstand führt und wodurch die Gefahr des Ver­ stopfens durch nicht verbreitbare Verunreinigungen der Kühlluft wesentlich vergrößert wird. Bei einer Lebensdauer von mindestens 10 Jahren ist eine Veränderung der Klebe­stellen nicht auszuschließen.
• Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Wärme­austauscher der in Rede stehenden Art so zu verbessern, daß ein Aufbau aus in Masserproduktion hergestellten Ein­zelteilen möglich wird und daß der Wärmeaustausch so ver­bessert wird, daß ein befriedigendes Ergebnis auch bei kleineren und kompakteren Wärmeaustauschern erreicht wird.
• Die Lösung der Aufgabe ergibt sich aus den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches. Die Unteransprüche beschrei­ben bevorzugte Ausführungsformen.
• Die beiliegenden Zeichnungen zeigen ein Beispiel der Erfindung und zwar:
• Fig. 1 eine aufgeschnittene, schaubildliche Ansicht des Wärmeaustauschers;
• Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II in Fig.1;
• Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III in Fig.1;
• Fig. 4 in vergrößertem Maße einen Schnitt durch eine erste Ausführungsform eines plattenförmigen Hohlelementes;
• Fig. 5 ähnlich Fig.4 einen Schnitt durch eine zweite Ausführungsform eines plattenförmigen Hohl­elements;
• Fig. 6 in vergrößertem Maßstab eine Teilansicht des Wärmeaustauschers, aus welcher die einen schrä­gen Lufteinstrom bewirkenden Leitflächen er­sichtlich sind;
• Fig. 7 in vergrößertem Maßstab eine schaubildliche Ansicht, aus welcher die die Verwirbelung der Luft fördernden Eindellungen ersichtlich sind.
• Der Wärmeaustauscher besteht aus plattenförmigen Hohlele­menten 1, die an einander gegenüberliegenden Schmalseiten eine positive bogenförmige Profilierung 2 bzw. eine nega­tive bogenförmige Profilierung 3 besitzen. Die in Großse­rie z.B. als fortlaufendes Aluminiumprofil, von dem die gewünschte Länge abgeschnitten wird, hergestellten plattenförmigen Hohlelemente 1 werden nacheinander in eine der vorzugsweise aus Kunststoffmaterial bestehende Stirn-­Stirnwände 8 und 9 einer Halterung in Führungsnuten 14 bzw. 16 eingeschoben. Anschließend wird die andere Stirnwand 8 bzw.9 mit ihren Führungsnuten 14 bzw. 16 auf die Anordnung aufgedrückt. Dabei greift dann jeweils eine positive Profi­lierung 2 eines Elementes in die negative Profilierung 3 des vorangehenden Hohlelementes 1 ein. Zwischen den Füh­rungsnuten 14 und 16 sind Schlitze 10 angeordnet, die beim Einschieben der Hohlelemente 1 ein federndes Nachgeben der Stirnwandabschnitte zwischen den Führungsnuten 14 und 16 ermöglichen und somit das Einschieben erleichtern.
• Das zu behandelnde Wärmeaustauschmedium wird im Sinne der Pfeile 18 in die Zwischenräume zwischen den plattenförmi­gen Hohlelementen 1 eingeführt und im Sinne der Pfeile 19 wieder abgeführt. Da, wie aus Fig.1, linke Seite, er­sichtlich, das Wärmeaustauschmedium auf die positive Pro­filierung 2 des ersten Hohlelementes trifft, ergibt sich eine entsprechende Vergrößerung der Strömerungsgeschwindig­keit. Durch schlitzförmige Einlaß- bzw. Auslaßöffnungen 21 wird im Sinne des Pfeiles 22 Kühlluft durch die plat­tenförmigen Hohlelemente 1 hindurchgeblasen.
• Die Oberseite 5 bzw. Unterseite 6 jedes der plattenförmi­gen Hohlelemente 1 wird von Stegen 7 überdrückt, durch welche einerseits die Stabilität der Hohlelemente wesent­lich verbessert wird. Andererseits wird durch die vorbei­streichende Kühlluft Wärme aus den Stegen 7 entzogen.
• Durch die unmittelbare metallische Wärmeleitung zur Ober­seite 5 bzw. zur Unterseite 6, die nicht durch Klebestel­len od. dgl. unterbrochen ist, ergibt sich ein höherer Wirkungsgrad. Damit sind weniger Stege im Hohlraum not­wendig, so daß der Strömungswiderstand und die Ver­stopfungsgefahr wesentlich geringer ist.
• Als bevorzugtes Ausführungsbeispiel werden folgende Ab­messungen angegeben:
  - Abstand zwischen den Profilierungen 2 bzw. 3, 115 mm
  - Länge des plattenförmigen Hohlelementes 235 mm
  - Höhe des plattenförmigen Hohlelementes 8 mm
  - Anzahlder Stege 7 bzw. der Luftführungskammern im plattenförmigen Hohlelement 18 bzw. 19.
• Es wird also ein Aufbau eines Wärmeaustauschers ohne Klebearbeiten oder andere aufwendige Arbeitsvorgänge erreicht. Die plattenförmigen Hohlelemente 1 brauchen lediglich eingesteckt zu werden, wobei die Nuten 16, 18 etwas enger sind als dies der Höhe der plattenförmigen Hohlelemente 1 entspricht, so daß eine durch die Schlit­ze 10 geförderte elastische Aufbiegung und eine ent­ sprechende Einspannung der plattenförmigen Hohlelemente erreicht wird. Der Wärmeübergang ist im Vergleich zu Wärmeaustauschern gleicher Größe erheblich verbessert.
• Durch den gegenseitigen Eingriff der Profilierungen 2, 3 wird eine hohe Stabilität des Gesamtaufbaus erreicht, so daß die Halterung in den Stirnwänden 8, 9 ausreicht. Außerdem ergibt sich eine glatte Oberfläche der zusammen­gesetzten Platten ohne Behinderung des Stromes des ersten Wärmeaustauschmediums.
• Die die Führungsnuten 14 bzw. 16 enthaltenden Stirnwände 8 und 9, welche vorzugsweise aus Kunststoffmaterial be­stehen, besitzen Führungsbalken 23, welche durch schräg zur Längsachse der Stege 7 gestellte Platten 20 verbunden sind. Der in Richtung des Pfeiles 22 auftreffende Luft­strom wird durch die Platten 20 schräg auf die Stege 7 bzw. auf die Führungsstege 11 aufgeblasen, so daß ein­gangsseitig eine starke Verwirbelung der Luft stattfin­det, die noch durch die Eindellungen 24, welche die Luft nach oben lenken, unterstützt wird.
• Entsprechende praktische Versuche haben ergeben, daß der Wärmeübergang zwischen den beiden Wärmeaustauschmedien durch diese Ausbildung erheblich verbessert wird, was den Bau kleinerer Wärmeaustauscher bei gleicher Leistung oder eine höhere Leistung bei gleich großen Wärmeaus­tauschern ermöglicht.
• Anstelle einer einzigen Eindellung 24 können mehrere z.B. auch halbkugelförmige Eindellungen im Abstand voneinander vorgesehen sein, die sich bis zur Mitte der Einzelplatte oder auch darüber hinaus erstrecken.

Claims (14)

1. Wärmeaustauscher, bei dem in einer Halterung eine Anzahl von hohlen Platten im Abstand voneinander gehalten sind, die zwischen sich Durchlässe für ein erstes Wärme­austauschmedium bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten aus mehreren Einzelelementen (1) bestehen, die in ihrem Inneren eine größere Anzahl von im Abstand von­einander und parallel zueinander angeordneten Stegen (7) besitzen, die die Oberseite und Unterseite des Einzel­elementes mit ungestörtem metallischen Wärmefluß mitein­ander verbinden und die parallele Führungskanäle für ein zweites Wärmeaustauschmedium bilden.

2. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekenn­zeichnetk, daß die Einzelelemente (1) je an einander gegenüberliegenden Schmalseiten eine positive bzw. eine negative Profilierung (2 bzw. 3) besitzen und daß sie mit ihrer Profilierung (2,3) aneinanderliegen und so ein größere Einzelplatte (4) des Wärmeaustauschers bilden, welche mit der positiven Profilierung (2) des vordersten Hohlelementes (1) gegen den eintretenden Strom des zweiten Wärmeaustauschmediums gerichtet ist.

3. Wärmeaustauscher nach Anspruch 2, dadurch gekenn­zeichnet, daß die die Oberseite (5) bzw. Unterseite (6) des plattenförmigen Hohlelementes (1) verbindenden Stege (7) parallel zu den die Profilierungen (2, 3) aufweisenden Schmalseiten verlaufen.

4. Wärmeaustauscher nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die plattenförmigen Hohlelemente (1) mit den Stegen (7) und den Führungsstegen (11) aus einem Aluminiumprofil bestehen.

5. Wärmeaustauscher nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung (8, 9) Stirnwände aus Kunststoffmaterial besitzt, welche an einander gegenüber­liegenden Innenflächen Nuten (14, 16) aufweisen, in welche die plattenförmigen Hohlelemente (1) eingesteckt sind.

6. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Stegen (7) Führungsstege (11) für den Luftstrom angeordnet sind, die von der Oberseite (5) bzw. Unterseite (6) des plattenför­migen Hohlelementes (1) nach innen abstehen und die je etwa ein Drittel des Abstandes zwischen denselben über­brücken.

7. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilierungen (2, 3) bogenförmig sind.

8. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung (8, 9) aus zwei Profilleisten besteht und daß die zwischen den Nuten (14, 16) nach innen abstehenden Vorsprünge Schlitze (10) besitzen, ferner daß die Nuten (14, 16) über einen Großteil ihrer Länge schlitzförmige Ein­laß- bzw. Auslaßöffnungen (21) für das zweite Wärmeaus­tauschmedium bilden.

9. Wärmeaustauscher nach Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß an der Halterung (8, 9) je vor der Öffnung der Führungskanäle liegende, schräg zur Längs­achse der Führungskanäle angeordnete Leitflächen (20) für das zweite Wärmeaustauschmedium angeordnet sind.

10. Wärmeaustauscher nach Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterseite oder die Oberseite der Einzelelemente hinter den Öffnungen der Führungskanäle Eindellungen (24) besitzt, durch welche der Querschnitt der Führungskanäle verringert wird.

11. Wärmeaustauscher nach Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitflächen (20) von Verbindungs­platten gebildet werden, welche den Zwischenraum zwischen Führungsbalken (23) überbrücken, von denen je einer die Oberkante eines Einzelelements und der andere die Unter­kante derselben aufnimmt.

12. Wärmeaustauscher nach Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die positive Profilierung (2) des vordersten Einzelelementes (1) schräg gegen den eintre­tenden Strom des zweiten Wärmeaustauschmediums gerichtet ist.

13. Wärmetauscher nach Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminiumprofile in die Halterung eingeklebt sind.

14. Wärmetauscher nach Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminiumprofile in den Halte­rungen verstemmt sind.

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