EP1256770A1 - Luftgekühlter Verflüssiger oder luftbeheizter Verdampfer - Google Patents

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EP1256770A1
EP1256770A1 EP02009647A EP02009647A EP1256770A1 EP 1256770 A1 EP1256770 A1 EP 1256770A1 EP 02009647 A EP02009647 A EP 02009647A EP 02009647 A EP02009647 A EP 02009647A EP 1256770 A1 EP1256770 A1 EP 1256770A1
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cooled condenser
evaporator
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coolant tubes
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B39/00—Evaporators; Condensers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28B—STEAM OR VAPOUR CONDENSERS
    • F28B1/00—Condensers in which the steam or vapour is separate from the cooling medium by walls, e.g. surface condenser
    • F28B1/06—Condensers in which the steam or vapour is separate from the cooling medium by walls, e.g. surface condenser using air or other gas as the cooling medium
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/02—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
    • F28D1/04—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits
    • F28D1/047—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being bent, e.g. in a serpentine or zig-zag
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/001—Casings in the form of plate-like arrangements; Frames enclosing a heat exchange core

Definitions

  • the invention relates to air-cooled condensers or evaporators, consisting of a fan-evaporator housing in which at least one blower in front of several curved and ribbed ones Coolant pipes is arranged.
  • a fan or evaporator To cool an insulated room (cold room or processing room), different conditions are placed on a fan or evaporator: In addition to the temperature, the air humidity (the so-called room climate) and the temperature gradient ⁇ T, the air speed or air circulation and the noise development also play an important role. The external dimensions of the fan or evaporator and its energy consumption are also important.
  • Evaporators with a high air throughput are usually offered, the as a heat exchanger block with copper pipes and aluminum fins are manufactured.
  • the object of the present invention is the construction of to improve air-cooled condensers or evaporators in such a way that optimal air distribution with minimal space consumption is achieved with low noise.
  • air speed and ⁇ T should continue within Limits can be set, even in the high power level still achieved a relatively low energy consumption shall be.
  • Coolant pipes semicircular on the outer surface of the circular arc Housing arranged. They lie one above the other at intervals with constant radius with the ribs perpendicular run to the radii and the coolant tubes with larger Slat spacing are interconnected.
  • the lamella spacing between 6 and 10 mm
  • the Space between the tubes and the vertical ones Ribs or fins should be designed as a diffuser.
  • the distance between the fins in the circular plane is designed to increase from a minimum A min on the side facing the center of the circle to a distance maximum A max on the outer housing side.
  • the direction of radiation and the volume flow of the air-cooled condenser or evaporator can be made adjustable via the diffuser openings between the fins or ribs of the coolant tubes, the space between the perforated cylinder section and the inner edges of the ripped coolant tubes being designed as storage space.
  • Circular segments with segment angles ⁇ of 45 ° are preferred, 60 °, 90 °, 180 ° or 360 ° used. This is an optimal one Use of the cold room possible.
  • the placement of the invention Condenser or evaporator can be in a corner, on the wall or in the middle of the room to be cooled.
  • the larger slat spacing is due to the avoidance of icing is particularly cheap, with round plate packs with integral fins of up to four rows of pipes in depth can be produced.
  • FIG. 1 shows an air-cooled condenser according to the invention or evaporator shown, consisting of a cylinder segment with a semicircular base, as a fan or evaporator housing 1 with cylindrical bowl-shaped and ribbed Coolant pipes 2 is formed.
  • the housing 1 is only open on the outer surface 3, so that a radiation from the cylinder segment in the direction of the arrow is possible.
  • Up and down is the housing 1 by an upper and lower semi-circular cover 4.5 closed.
  • the backside is formed by a flat rear wall 6.
  • Figure 2 also shows a trained according to FIG. 1 Condenser or evaporator, but in an exploded view.
  • the connection ends 11, 12 are semicircular bent coolant tubes 2 with the radius R to recognize.
  • the connection ends 11, 12 are rear plates 9, 10 arranged or screwed.
  • the distances A of the coolant tubes 2 are set at 9, 10.
  • the pipe bends 13-18 can be seen. Thus it results there is a continuous connection between the individual coolant pipes.
  • fans 7 are arranged Blow air into the housing from the outside. The blown air can only through the ribbed coolant tubes 2 through the circular outer surface 3 escape.
  • FIG. 3 shows an enlarged detail of the ribbed coolant tubes 2 in the area of a rear plate 9. Furthermore can be seen an upper pipe bend 15, which in the upper area arranged coolant pipes 2a, 2b connects.
  • the coolant tubes 2b, 2c, 2d, 2e, 2f have common rib or lamella surfaces. It therefore exists a rib plane E that is perpendicular to that through the radii R formed plane. Is between the ribs a rib space for the passage of the to be cooled or the already cooled air.
  • fans 8 can be seen, which are on the lower Cover 5 are attached and the air in the semicircular Blow interior.
  • By positive locking with the slat body of the Coolant pipes create a firm connection that also has low gap losses.
  • At a distance from the inside edges of the ripped coolant tubes is a perforated one Cylinder section attached, which is an air-permeable Rear wall 6 forms.
  • Figures 4 and 5 show alternative embodiments of the liquefier or evaporator according to the invention. It is both Quarter circle segments as well as full circle segments can be displayed, the coolant tubes and the covers accordingly are designed as a quarter circle or a full circle.
  • Plates 9, 10 of the cylinder segments are preferably screwed to the rear wall (6, 6a, 6b) and the outer surface 3 for the rear separation of the storage space.
  • the spaces between the tubes and the vertically extending fins or fins are designed as diffusers, the distance of the fins in the circular plane from a minimum (A min ) on the side facing the center of the circle to a maximum distance (A max ) rises on the outer side of the housing.

Abstract

Die Erfindung betrifft einen luftgekühlten Verflüssiger oder Verdampfer bestehend aus einem Lüfter- Verdampfergehäuse, in dem mindestens ein Gebläse vor mehreren gebogenen und gerippten Kühlmittelrohren angeordnet ist. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Lüfter-Verdampfergehäuse (1) aus einem oder mehreren Zylindersegmenten besteht und dass die verrippten Kühlmittelrohre (2) die kreisbogenförmige Außenfläche (3) des Gehäuses (1) bilden. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft luftgekühlte Verflüssiger oder Verdampfer, bestehend aus einem Lüfter- Verdampfergehäuse, in dem mindestens ein Gebläse vor mehreren gebogenen und gerippten Kühlmittelrohren angeordnet ist.
Zur Kühlung eines isolierten Raumes (Kühlraum oder Bearbeitungsraum) werden unterschiedliche Bedingungen an einen Lüfter oder Verdampfer gestellt:
neben der Temperatur, der Luftfeuchte (dem sogenannten Raumklima) und dem Temperaturgradienten δT spielen noch die Luftgeschwindigkeit bzw.die Luftzirkulation und die Geräuschentwicklung eine wesentliche Rolle. Weiterhin sind die Außenabmessungen des Lüfters oder Verdampfers und auch sein Energieverbrauch wichtig.
Üblicherweise werden Verdampfer mit hohem Luftdurchsatz angeboten, die als Wärmetauscherblock mit Kupferrohren und Aluminiumlamellen gefertigt werden. Dabei werden die Kupferrohre als primäre Oberfläche und die Aluminiumlamellen als sekundäre Oberfläche bezeichnet.
Die Bauform von klassischen Lüftkühlern ist üblicherweise rechteckig, wobei die Lamellenblöcke in einem Gehäuse untergebracht sind. Bei sehr flachen Luftkühlern/Verdampfern können auch doppelseitige Verdampferpakete eingesetzt werden, die in der Mitte einen Lüfter enthalten. Da hier der Luftstrom zweigeteilt ist, können die Luftgeschwindigkeiten relativ gering gehalten werden. Probleme gibt es aber bei der Anbringung dieser doppelseitigen Verdampferpakete, da sie zu beiden Seiten frei abstrahlen. Der Lamellenabstand ist mit 1,4 - 2,1 mm relativ gering.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es die Konstruktion von luftgekühlten Verflüssigern oder Verdampfern derart zu verbessern, dass bei minimalem Platzverbrauch eine optimale Luftverteilung unter niedriger Geräuschentwicklung erreicht wird. Gleichzeitig sollen Luftgeschwindigkeit und δT innerhalb weiter Grenzen einstellbar sein, wobei auch in der hohen Leistungsstufe noch ein relativ niedriger Energieverbrauch erreicht werden soll.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafterweise sind die Kühlmittelrohre halbkreisförmig auf der Außenfläche des kreisbogenförmigen Gehäuses angeordnet. Sie liegen in Abständen übereinander mit konstanten Radius wobei die Rippen senkrecht zu den Radien verlaufen und die Kühlmittelrohre mit größerem Lamellenabstand untereinander verbunden sind. Vorzugsweise beträgt der Lamellenabstand zwischen 6- und 10 mm, wobei der Zwischenraum zwischen den Rohren und den senkrecht verlaufenden Rippen oder Lamellen als Diffusor ausgebildet sein sollte.
Bei einem Horizontalschnitt durch den erfindungsgemäßen Lüfter/Verdampfer ist der Abstand der Lamellen in der Kreisebene von einem Minimum Amin auf der dem Kreismittelpunkt zugewandten Seite auf einem Abstandsmaximum Amax an der äußeren Gehäuseseite ansteigend ausgebildet. Mittels geeigneter Vorrichtungen kann die Abstrahlrichtung und der Volumenstrom des luftgekühltem Verflüssigers oder Verdampfers über die Diffusoröffnungen zwischen den Lamellen beziehungsweise Rippen der Kühlmittelrohre einstellbar ausgeführt werden, wobei der Raum zwischen dem perforierten Zylinderabschnitt und den Innenkanten der verripten Kühlmittelrohre als Stauraum ausgebildet ist.
Bevorzugt werden Kreissegmente mit Segmentwinkeln α von 45°, 60°, 90°, 180° oder 360° eingesetzt. Damit ist eine optimale Nutzung des Kühlraumes möglich. Die Platzierung des erfindungsgemäßen Verflüssigers oder Verdampfers kann in einer Ecke, an der Wand oder in der Mitte des zu kühlenden Raumes erfolgen. Der größere Lamellenabstand ist wegen der Vermeidung von Vereisungen besonders günstig, wobei runde Lamellenpakete mit integralen Lamellen von bis zu vier Rohrreihen in der Tiefe hergestellt werden können.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand mehrerer Aussführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1
verschiedene Ansichten eines halbkreisförmigen Verflüssigers oder Verdampfers gemäß der vorliegenden Erfindung,
Fig. 2
halbkreisförmiger Verdampfer in Explosivdarstellung,
Fig. 3
Ausschnittsvergrößerung im Lamellenbereich eines halbkreisförmigen Verflüssigers oder Verdampfers,
Fig. 4
verschiedene Ansichten eines 90° Segmentes des erfindungsgemäßen Verflüssigers oder Verdampfers,
Fig. 5
verschiedene Ansichten eines ring- oder kreisförmigen Verflüssigers oder Verdampfers.
In Figur 1 ist ein erfindungsgemäßer luftgekühlter Verflüssiger oder Verdampfer dargestellt, bestehend aus einem Zylindersegment mit Halbkreisgrundfläche, das als Lüfter- oder Verdampfergehäuse 1 mit zylinderschalenförmig gebogenen und gerippten Kühlmittelrohren 2 ausgebildet ist. Das Gehäuse 1 ist nur an der Außenfläche 3 offen, so dass eine Abstrahlung aus dem Zylindersegment in Pfeilrichtung möglich ist.
Nach oben und unten ist das Gehäuse 1 durch eine obere und untere halbkreisförmige Abdeckung 4,5 verschlossen. Die Rückseite wird durch eine ebene Rückwand 6 gebildet.
Figur 2 zeigt ebenfalls einen gemäß Fig. 1 ausgebildeten Verflüssiger oder Verdampfer, jedoch in Explosivdarstellung. Nach Demontage der oberen und unteren Abdeckung 4,5 sowie der Rückwand 6 sind die Anschlussenden 11,12 der halbkreisförmig gebogenen Kühlmittelrohre 2 mit dem Radius R zu erkennen. An den offenen Anschlussenden 11,12 sind rückseitige Platten 9,10 angeordnet bzw. angeschraubt. Mit den rückseitigen Platten 9,10 werden die Abstände A der Kühlmittelrohre 2 festgelegt. Außerdem sind die Rohrbögen 13-18 zu erkennen. Somit ergibt sich eine durchgehende Verbindung zwischen den einzelnen Kühlmittelrohren.
An der unteren Abdeckung 5 sind Ventilatoren 7 angeordnet, die von außen Luft in das Gehäuse blasen. Die eingeblasenen Luft kann nur über die verrippten Kühlmittelrohre 2 durch die kreisförmige Außenfläche 3 entweichen.
Figur 3 zeigt eine Ausschnittsvergrößerung der verippten Kühmittelrohre 2 im Bereich einer rückseitigen Platte 9. Ferner ist ein oberer Rohrbogen 15 zu erkennen, der die im oberen Bereich angeordneten Kühlmittelrohre 2a, 2b verbindet.
Die übereinander angeordneten Kühlmittelrohre 2b, 2c, 2d, 2e, 2f weisen gemeinsame Rippen- oder Lamellenflächen auf. Es existiert daher eine Rippenebene E, die senkrecht zu der durch die Radien R gebildete Ebene verläuft. Zwischen den Rippen ist ein Rippenraum für den Durchtritt der zu kühlenden oder der bereits gekühlten Luft ausgebildet.
Weiterhin sind Ventilatoren 8 zu erkennen, die an der unteren Abdeckung 5 befestigt sind und die Luft in den halbkreisförmigen Innenraum blasen. Um einen festen Sitz der gerippten Kühlmittelrohre zu garantieren, sind in der unteren Abdeckung 5 entsprechend geformte Abkanntungen bzw. Vertiefungen 5A;5B eingearbeitet. Durch Formschluss mit dem Lamellenkörper der Kühlmittelrohre wird eine feste Verbindung geschaffen, die gleichzeitig auch geringe Spaltverluste aufweist. Im Abstand von den Innenkanten der verripten Kühlmittelrohre ist ein perforierter Zylinderabschnitt angebracht, der eine luftdurchlässige Rückwand 6 bildet.
Die Figuren 4 und 5 zeigen alternative Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verflüssigers oder Verdampfers. Es sind sowohl Viertelkreissegmente als auch Vollkreissegmente darstellbar, wobei die Kühlmittelrohre und die Abdeckungen entsprechend als Viertelkreis oder im Vollkreis ausgebildet sind.
Weitere Besonderheiten zeigen die Anschlussenden, die beim Viertelkreis auf der sichtbaren Seite des erfindungsgemäßen Verflüssigers oder Verdampfers austreten. Es lassen sich aber auch durch geringfügige Änderungen die Anschlussenden in die Rückseiten oder in die obere Abdeckung integrieren.
Vorzugsweise sind an die Rückwand (6, 6a, 6b) und die Außenfläche 3 zur rückseitigen Abtrennung des Stauraums Platten 9,10 der Zylindersegmente angeschraubt. Wie aus Fig. 3 ersichtlich, sind die Zwischenräume zwischen den Rohren und den senkrecht verlaufenden Rippen oder Lamellen als Diffusor ausgebildet, wobei der Abstand der Lamellen in der Kreisebene von einem Minimum (Amin) auf der dem Kreismittelpunkt zugewandten Seite auf ein Abstandsmaximum (Amax) an der äußeren Gehäuseseite ansteigt.
Durch Verwendung verschieden breiter Platten 9, 10 ist die Abstrahlrichtung und der Volumenstrom des luftgekühlten Verflüssigers oder Verdampfer über die Diffusoröffnung zwischen den Lamellen bzw. Rippen der Kühlmittelrohre einstellbar.

Claims (15)

  1. Luftgekühlter Verflüssiger oder Verdampfer, bestehend aus einem Lüfter- Verdampfergehäuse, in dem mindestens ein Gebläse vor mehreren gebogenen und gerippten Kühlmittelrohren angeordnet ist,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Lüfter- Verdampfergehäuse (1) aus einem oder mehreren Zylindersegmenten besteht und daß die verrippten Kühlmittelrohre (2) die kreisbogenförmige Außenfläche (3) des Gehäuses (1) bilden.
  2. Luftgekühlter Verflüssiger oder Verdampfer nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Zylindersegmente als Ringsegmente ausgebildet sind mit einer Ringbreite Rm und einer kreisbogenförmigen Innenfläche (20), die von den Innenkanten der verrippten Kühlmittelrohre (2) gebildet wird.
  3. Luftgekühlter Verflüssiger oder Verdampfer nach einem der vorgehrgehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlmittelrohre (2) halbkreisförmig und in Abständen (A) übereinander mit jeweils konstantem Radius R angeordnet sind, wobei die Rippenebene (E) senkrecht durch die von den Radien (R) gebildete Ebene verläuft und die Kühlmittelrohre (2) miteinander verbindet und wobei zwischen den Rippen ein Rippenraum für den Durchtritt der zu kühlenden oder bereits gekühlten Luft gebildet wird.
  4. Luftgekühlter Verflüssiger oder Verdampfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass im Abstand von den Innenkanten der verripten Kühlmittelrohre ein perforierter Zylinderabschnitt als Rückwand (6) angeordnet ist.
  5. Luftgekühlter Verflüssiger oder Verdampfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinder-Segmente mit einer oberen und unteren Abdeckung (4,5) versehen sind, die zusammen mit der Rückwand (6,6a,6b) das Gehäuse bilden.
  6. Luftgekühlter Verflüssiger oder Verdampfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass Abstandshalter (19) zwischen der Rückwand (6,6c,6b) und den Innenkanten der verripten Kühlmittelrohre angeordnet sind.
  7. Luftgekühlter Verflüssiger oder Verdampfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Ventilatoren (7,8) an der Rückwand(6,6a,6b) oder an der unteren Abdeckung (5) angeordnet sind.
  8. Luftgekühlter Verflüssiger oder Verdampfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Raum zwischen dem perforierten Zylinderabschnitt und den Innenkanten der verripten Kühlmittelrohre als Stauraum ausgebildet ist.
  9. Luftgekühlter Verflüssiger oder Verdampfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass an die Rückwand (6,6a,6b) und die Außenfläche (3) zur rückseitigen Abtrennung des Stauraums Platten (9,10) der Zylinder-Segmente angeschraubt sind.
  10. Luftgekühlter Verflüssiger oder Verdampfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Platten (9,10) einerseits die Anschlussenden (11,12) der halbkreisförmigen Kühlmittelrohre und andererseits Rohrbögen (13-18) enhalten, die mit den oberen und unteren Abdeckungen(4,5) und mit dem Zylindersegment des Lüftergehäuses allseitig umschlossen sind.
  11. Luftgekühlter Verflüssiger oder Verdampfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß die senkrecht verlaufenden Rippen zwischen den Kühlmittelrohren als Abstandshalter für die obere- und untere Abdeckung fungieren.
  12. Luftgekühlter Verflüssiger oder Verdampfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen als Lamellen ausgebildet sind.
  13. Luftgekühlter Verflüssiger oder Verdampfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenräume zwischen den Rohren und den senkrecht verlaufenden Rippen oder Lamellen als Diffusor ausgebildet sind.
  14. Luftgekühlter Verflüssiger oder Verdampfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Lamellen in der Kreisebene von einem Minimum (Amin) auf der dem Kreismittelpunkt zugewandten Seite auf ein Abstandmaximum (Amax) an der äußeren Gehäuseseite ansteigt.
  15. Luftgekühlter Verflüssiger oder Verdampfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Abstrahlrichtung und der Volumenstrom des luftgekühlten Verflüssigers oder Verdampfers über die Diffusoröffnung zwischen den Lamellen bzw. Rippen der Kühlmittelrohre einstellbar ist.
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