EP1770345A2

EP1770345A2 - Wärmeaustauschernetz und damit ausgerüsteter Wärmeaustauscher

Info

Publication number: EP1770345A2
Application number: EP06018503A
Authority: EP
Inventors: Josef Gievers
Original assignee: Autokuehler GmbH and Co KG
Current assignee: Autokuehler GmbH and Co KG
Priority date: 2005-09-28
Filing date: 2006-09-04
Publication date: 2007-04-04
Anticipated expiration: 2026-09-04
Also published as: EP1770345A3; EP1770345B1; US20070137843A1; JP2007093199A; DE202005015627U1

Abstract

Es werden ein Wärmeaustauschemetz mit wenigstens einem Durchgang für ein Kältemittel und ein mit einem solchen Netz versehener Wärmeaustauscher beschrieben. Der Kältemittel-Durchgang weist eine Mehrzahl von parallel angeordneten, durch Trennwände (32) begrenzte Strömungskanäle (35) auf, die an ihren Enden durch Umlenkzonen schlangenlinienförmig miteinander verbunden sind. Erfindungsgemäß sind die Strömungskanäle (35) durch wenigstens eine, die Trennwände (32) aufweisende Lamelle (31) mit mäanderförmigem Querschnitt und die Umlenkzonen durch an den Enden der Trennwände (32) vorgesehene Ausnehmungen (36) gebildet (Fig. 8).

Description

Die Erfindung betrifft ein Wärmeaustauschernetz der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung und einen damit ausgerüsteten Wärmeaustauscher.
Mit Wärmeaustauschernetzen dieser Art hergestellte Wärmeaustauscher werden z. B. in Druckluftanlagen dazu benötigt, der mittels eines Kompressors erzeugten und unter einem Druck von z. B. 25 bar stehenden Druckluft die Feuchtigkeit zu entziehen, um sie dadurch für kritische Anwendungszwecke wie z. B. in der Lebensmittel- und Papierindustrie oder im medizinischen Bereich geeignet zu machen. Die Lufttrocknung erfolgt dabei dadurch, dass die vom Kompressor kommende, erhitzte Luft nach dem Durchgang durch einen Nachkühler durch eine Vorrichtung geleitet wird, die einen Luft/Luft- und einen Kältemittel/Luft-Wärmeaustauscher enthält.
Während der Luft/Luft-Wärmeaustauscher meistens nach Art eines Plattenwärmeaustauschers üblicher Bauweise hergestellt wird, besteht der Kältemittel/Luft- Wärmeaustauscher z. B. aus einem kombinierten Rohr/Platten-Wärmeaustauscher mit einem Netz, das aus Platten und diese auf Abstand haltenden Leisten gebildete Luft-Durchgänge und dazwischen liegende Kältemittel-Durchgänge aufweist. Diese bestehen z. B. aus zwischen je zwei Platten angeordneten, runde oder quadratische Querschnitte aufweisenden Rohren, die gerade Abschnitte und diese schlangenlinien- oder mäanderförmig verbindende Umlenkabschnitte aufweisen ( EP 0 521 298 A2 ). Nachteilig an dieser Bauweise ist, dass zwischen den einzelnen Rohrabschnitten ungenutzte Räume entstehen und die gekrümmten Umlenkabschnitte in der Regel außerhalb des vom eigentlichen Netz eingenommenen Raums liegen und am Wärmeaustausch nicht beteiligt sind.
Daneben wurde auch bereits vorgeschlagen (ebenfalls EP 0 521 298 A2 ), die vom Kältemittel durchströmten Durchgänge des Netzes durch in üblicher Plattenbauweise hergestellte Rohr- und Umlenkabschnitte zu ersetzen, indem diese durch übliche, zwischen den Platten angeordnete Trennwände in Form von Leisten begrenzt werden. Nachteilig ist hierbei jedoch, dass entweder vergleichsweise dicke Leisten vorgesehen werden müssen, um die für stabile Lötverbindungen ausreichend großen Lötflächen zu schaffen, wodurch bei gegebenen Gesamtabmessungen des Netzes reduzierte Strömungsquerschnitte erhalten werden, oder aber zwar schmale Leisten verwendet werden können, die günstige Strömungsquerschnitte ermöglichen, dafür aber vergleichsweise kleine, für die erforderliche Festigkeit des Wärmeaustauschers nicht immer ausreichende Lötflächen in Kauf genommen werden müssen.
Die zuletzt genannten Probleme lassen sich weitgehend dadurch vermeiden, dass die Trennwände durch die Stege und/oder Flansche von zwischen den Platten angeordneten Profilen mit I- und/oder U-förmigen Querschnitten ausgebildet werden ( EP 1 304 536 A2 ). Werden die Strömungskanäle dabei gemäß einer ersten Variante mit Hilfe einer Vielzahl von I-Profilen hergestellt, die mit den Platten durch Löten verbunden werden, dann müssen diese Profile vor dem Lötvorgang an wenigstens zwei Stellen durch Laserschweißen od. dgl, mit den Platten verbunden werden, um bei den während des Lötvorgangs erforderlichen Tauch- und Kippprozessen relative Lageänderungen zwischen den Platten und den Profilen auszuschließen. Werden die Strömungskanäle dagegen gemäß einer zweiten Variante als U-förmige Nuten in massiven, planparallelen Platten ausgebildet, müssen diese und die Umlenkzonen durch Fräsen, insbesondere Spurfräsen hergestellt werden. Beide Varianten verursachen vergleichsweise große Herstellungskosten, die nicht immer tragbar sind.
Demgegenüber liegt der Erfindung das technische Problem zugrunde, das Wärmeaustauschernetz der eingangs bezeichneten Gattung so auszubilden, dass es bei Einsatz kostengünstiger Fertigungsverfahren mit der erforderlichen Festigkeit hergestellt werden kann, in löttechnischer Hinsicht unproblematisch ist und dennoch bei gegebenen Gesamtabmessungen vergleichsweise große Strömungsquerschnitte für das Kältemittel ermöglicht.
Zur Lösung dieses Problems dienen die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 und 13.
Durch die erfindungsgemäße Anwendung von Lamellen, die jeweils eine Mehrzahl von Strömungskanälen bilden, kann die Zahl der vor dem Lötvorgang durchzuführenden Schweißarbeiten erheblich reduziert werden. Außerdem können die Lamellen durch Strangpressen oder Fräsen und dadurch kostengünstig mit an sich beliebiger Festigkeit produziert werden. Schließlich kann den Trennwänden und/oder den von diesen begrenzten Strömungskanälen im Prinzip jede beliebige Querschnittsform gegeben werden, was im Hinblick auf die im Einzelfall gewünschte Leistung und Stabilität des Wärmeaustauschemetzes günstig ist.
Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen,
Die Erfindung wird nachfolgend in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Vorderansicht eines kombinierten Kältemittel/Luft- und Luft/Luft-Wärmeaustauscherblocks für Kältetrockner an Druckluftanlagen;
Fig. 2 und 3 Schnitte längs der Linien II-II und III-III der Fig. 1;
Fig. 4 eine vergrößerte Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Lamelle zur Herstellung von Kältemittel-Durchgängen in einem für den Kältemittel/Luft-Wärmeaustausch bestimmten Netz des Blocks nach Fig. 1;
Fig. 5 bis 7 Schnitte längs der Linien V-V bis VII-VII der Fig. 4;
Fig. 8 eine vergrößerte Vorderansicht auf einen Ausschnitt eines Kältemittel-Durchgangs in einem für den Kältemittel/Luft-Wärmeaustausch bestimmten Netz des Blocks nach Fig. 1 bei Anwendung der Lamellen nach Fig. 4 bis 7;
Fig. 9 eine Draufsicht auf den Kältemittel-Durchgang nach Fig. 8 bei Weglassung einer oberen Platte;
Fig. 10 eine vergrößerte Vorderansicht des für den Kältemittel/Luft-Wärmeaustausch bestimmten Netzes des Blocks nach Fig. 1, hergestellt mit Lamellen nach Fig. 4 bis 7;
Fig. 11 einen Schnitt längs der Linie XI-XI der Fig. 10;
Fig. 12 und 13 den Fig. 10 und 11 entsprechende Ansichten eines zweiten Ausführungsbeispiels des Netzes;
Fig. 14 bis 17 den Fig. 4 bis 7 entsprechende Ansichten einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäl3e.n Lamelle;
Fig. 18 bis 21 den Fig. 4 bis 7 entsprechende Ansichten einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lamelle; und
Fig. 22 eine der Fig. 8 entsprechende Vorderansicht eines Kältemittel-Durchgangs bei Anwendung der Lamellen nach Fig. 14 bis 21.

Eine Wärmeaustauscher-Vorrichtung für Kältetrockner an Druckluftanlagen enthält nach Fig. 1 bis 3 im rechten Abschnitt einen Kältemittel/Luft-Wärmeaustauscher und im linken Abschnitt einen Luft/Luft-Wärmeaustauscher. Dabei sind nur ein Kältemittel/Luft-Wärmeaustauschernetz 1 und ein daneben liegendes Luft/Luft-Wärmeaustauschemetz 2 dargestellt, die beide in einer angenommenen Längsrichtung nebeneinander angeordnet und zu einer integralen Baueinheit zusammengefasst sind und einen einzigen, zusammenhängenden Block 3 bilden. Alternativ wäre es natürlich auch möglich, beide Netze 1 und 2 als separate Baueinheiten herzustellen und zu betreiben.
Die beiden Netze 1 und 2 werden hauptsächlich durch planparallele, rechteckige oder quadratische Platten bzw. Trennbleche 4 gebildet, die über die gesamte Breite und Länge des Bocks 3 erstreckt sind. Gemäß Fig. 1 und 3 ist dabei ein Teil der Platten 4 einerseits durch senkrecht zur Längsrichtung verlaufende Leisten 5, die an in Fig. 3 linken Enden des Blocks 3 angeordnet sind, und andererseits durch in Längsrichtung erstreckte, an den Seitenkanten der Platten 4 angeordnete Leisten 6, 7 paarweise auf Abstand gehalten. Dadurch entstehen zwischen diesen Platten 4 Durchgänge 8. Am in Fig. 3 linken Ende sind die oberen Leisten 6 etwas kürzer, so dass zwischen ihren linken Enden und den Leisten 5 jeweils Zwischenräume 9 entstehen, durch die Luft in Richtung eines eingezeichneten Pfeils 10 seitlich eintreten kann. An dem in Fig. 3 rechten Ende kann die Luft dagegen parallel zur Längsrichtung der Durchgänge 8 und in Richtung eines eingezeichneten Pfeils 11 seitlich austreten. In die Durchgänge 8 sind im übrigen zweckmäßig übliche Lamellen 12 eingelegt, die in Fig. 1 nur teilweise dargestellt sind und deren Passagen entsprechend Fig. 3 längs Linien 14 um 90° umgelenkt sind.
Der andere Teil der Platten 4 ist gemäß Fig. 1 und 2 in dem das Netz 2 bildenden Abschnitt durch parallel zur Längsrichtung verlaufende, an den Seitenkanten der Platten 4 angeordnete Leisten 15 und 16 sowie quer dazu verlaufende, das linke und rechte Ende des Netzes 2 bildende Abschlussleisten 17 und 18 paarweise auf Abstand gehalten. Dadurch entsteht zwischen je zwei Platten 4 je ein weiterer Durchgang 19. Auf den Seiten der in Fig. 2 rechten Abschlussleisten 18 sind die in Fig. 2 oberen Leisten 15 etwas kürzer, so dass zwischen ihnen und den Abschlussleisten 18 jeweils Zwischenräume 20 entstehen, durch die Luft seitlich in Richtung eines eingezeichneten Pfeils 21 (Fig. 2) zugeführt werden kann. Dagegen sind auf der in Fig. 2 linken Seite die Leisten 16 etwas kürzer, so dass hier zwischen ihnen und den Abschlussleisten 17 Zwischenräume 22 entstehen, durch die die bei 20 zugeführte Luft wieder abgeführt werden kann (Pfeil 23). Die Umlenkungen erfolgen dabei analog zu Fig. 3 vorzugsweise mit entsprechend ausgebildeten, in den Durchgängen 19 vorgesehenen Lamellen (Fig. 1).
Im Netz 1 dienen dieselben Platten 4, die die Durchgänge 19 begrenzen, zur Bildung von schlangenlinienförmig angeordneen Durchgängen 24 (Fig. 1), die gerade und der Umlenkung dienende Abschnitte aufweisen, wie weiter unten näher erläutert ist. Die Durchgänge 24 erstrecken sich jeweils von den Abschlussleisten 18 bis zu einer Abschlussleiste oder Platte 25, die in Fig. 1 und 2 am rechten Ende des Blocks 3 angeordnet ist. Dabei wechseln sich vorzugsweise Platten 4 mit den Durchgängen 8 und Platten 4 mit den Durchgängen 19, 24 in übereinander liegenden Ebenen ab, wobei wenigstens je ein Durchgang 8, 19, 24 in jeder Ebene vorhanden ist. Gemäß Fig. 2 wird den Durchgängen 24 an einem durch einen Pfeil 26 angedeuteten Eingang ein Kältemittel zugeführt, das an einem durch einen Pfeil 27 angedeuteten Ausgang wieder ausströmen kann und einen nicht dargestellten Kältemittelkreislauf durchströmt.
Die durch die Pfeile 10, 11, 21, 23, 26 und 27 markierten Ein- bzw. Ausgänge sind mit an sich bekannten, nicht dargestellten Einlassnippeln, Sammelkästen od. dgl. verbunden.
Die Wirkungsweise der beschriebenen Wärmeaustauscher-Vorrichtung ist im wesentlichen wie folgt:
Die von einer Druckluftanlage kommende, auf z. B. ca. 35 bis 55 °C erwärmte Druckluft wird in Richtung des Pfeils 10 zugeführt, so dass sie die Durchgänge 8 durchströmt. Dabei wird die Luft zunächst im Netz 2 durch die im Gegenstrom in Richtung des Pfeils 21 zugeführte, von einem nicht dargestellten Wasserabscheider kommende kalte Luft auf eine Temperatur von z. B. 20 °C abgekühlt. Auf ihrem weiteren Weg durch die Durchgänge 8 wird die Druckluft dann allmählich im Netz 1 auf ihren Taupunkt abgekühlt, da sie hier mit dem Kältemittel wechselwirkt, das in Richtung des Pfeils 26 (Fig. 2) in die Durchgänge 24 einströmt. Die Druckluft wird dann an dem durch den Pfeil 11 (Fig. 3) markierten Ausgang entnommen und einem nicht dargestellten Wasserabscheider zugeführt, von wo aus sie am Pfeil 21 in das Netz 2 eingeführt und diesem an dem durch den Pfeil 23 angedeuteten Ausgang entnommen wird, der als Zapfstelle für die Druckluft dient. Dabei ist die Anordnung so gewählt, dass die Luft an der Zapfstelle wieder annähernd auf Raumtemperatur erwärmt ist.
Wärmeaustauscher der beschriebenen Art und ihre Wirkungsweise sind dem Fachmann allgemein bekannt ( EP 0 521 298 A2 , EP 1 304 536 A2 ) und brauchen daher nicht näher erläutert werden.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung eines Kältemittetdurchgangs 24 des Netzes 1 wird nachfolgend anhand der Fig. 4 bis 9 näher erläutert, wobei zur Vereinfachung der Beschreibung die Ausdrücke "rechts", "links", "vom", "hinten", "oben" und "unten" entsprechend der jeweiligen Lage gewählt werden, die sich aus der speziellen Darstellung in Fig. 4 bis 9 ergibt. Danach wird der Durchgang 24 durch eine Mehrzahl von parallel nebeneinander angeordneten Lamellen 31 (Fig. 4 bis 7) gebildet. Jede Lamelle 31 weist gemäß Fig. 6 und 7 einen mäanderförmigen Querschnitt und mehrere, im Ausführungsbeispiel fünf Trennwände 32 auf. Wie ebenfalls in Fig. 6 und 7 gezeigt ist, sind die Trennwände 32 vertikal, parallel zueinander und mit gleichen Abständen voneinander angeordnet sowie abwechselnd oben und unten durch horizontale, obere bzw. untere Stege 33, 34 miteinander verbunden, wie es für Mäander typisch ist. Wegen des Vorhandenseins von fünf Trennwänden 32 sind je zwei obere und untere Stege 33, 34 vorgesehen, so dass je zwei benachbarte Trennwände 32 und ein sie verbindender Steg 33 oder 34 einen Strömungskanal 35 begrenzen und insgesamt vier derartige Strömungskanäle 35 pro Lamelle 31 vorhanden sind. Dabei ist die Anordnung vorzugsweise so getroffen, dass jeder Strömungskanal 35 denselben Strömungsquerschnitt besitzt. An den seitlichen Enden ist die Lamelle 31 durch je eine der Trennwände 32 begrenzt.
Die Lamellen 31 werden vorzugsweise durch Strangpressen aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung und anschließendes Ablängen auf die im Einzelfall gewünschte Länge hergestellt. Daher sind ihre Trennwände 32 zunächst gleich lang und mit je einem vorderen und hinteren Ende bzw. einer vorderen bzw. hinteren Stirnfläche 32a, 32b (Fig. 5) versehen. Nach dem Ablängen werden die Trennwände 32 jedoch an dem einen oder anderen Ende 32a, 32b mit einer Ausnehmung 36 versehen. Wie in Fig. 5 durch gestrichelte Linien angedeutet ist, wird zu diesem Zweck z. B. der jeweils letzte, an das Ende 32a, 32b grenzende Abschnitt der Trennwand 32 durch Fräsen od. dgl. entfernt, worauf sich zum Abschleifen der Grate ein Putzvorgang mit einer Stahlbürste od. dgl. anschließen kann. Wie insbesondere Fig. 4 zeigt, werden die Ausnehmungen 36 bei aufeinander folgenden Trennwänden 32 abwechselnd an dem einen oder anderen Ende 32a, 32b angebracht, so dass im Ausführungsbeispiel am vorderen Ende der Lamelle 31 drei und am hinteren Ende der Lamelle 31 zwei derartige Ausnehmungen 36 zu liegen kommen.
Fig. 8 und 8 zeigen einen durch Anwendung der Lamellen 31 hergestellten und in einer Ebene angeordneten Kältemittel-Durchgang 24. Außerdem ist in Fig. 10 und 11 jeweils der komplette, das Netz 1 enthaltende Abschnitt der Wärmeaustauscher-Vorrichtung vergrößert dargestellt. Zur Herstellung des Durchgangs 24 nach Fig. 8 und 9 ist eine erste Lamelle 31a parallel zu und mit einem der Breite eines Strömungskanals 35 entsprechenden Abstand von der Abschlussleiste 18 angeordnet. Dabei ist die Lage der Lamelle 31a so gewählt, dass eine äußere, am weitesten links befindliche Trennwand 32a parallel zur Leiste 18 angeordnet und ihre Ausnehmung 36 an dem in Fig. 9 nicht dargestellten, hinteren Ende der Lamelle 31a vorgesehen ist. Dazu wird z. B. die in Fig. 6 und 7 dargestellte Lamelle 31 verwendet, jedoch nach Drehung um eine in Fig. 4 senkrecht zur Zeichenebene stehende Achse um 180°. An die Trennwand 32a, die wie die übrigen Trennwände 32 in Fig. 9 gestrichelt angedeutet ist, schließen sich, wie Fig. 8 zeigt, entsprechend der Mäanderform drei mittlere Trennwände 32b, 32c und 32d und eine weitere äußere Trennwand 32e an, die in Fig. 8 und 9 am weitesten rechts zu liegen kommt. Aufgrund der anhand der Fig. 4 bis 7 beschriebenen Anordnung der Ausnehmungen 36 kommen dabei die zwei Ausnehmungen 36 der Trennwände 32b, 32d vom und drei in Fig. 9 nicht sichtbare Ausnehmungen 36 der Trennwände 32a, 32c und 32e hinten zu liegen. Dies ist am besten aus Fig. 11 erkennbar.
An die Lamelle 31a schließt sich in Fig. 8 und 9 eine zweite Lamelle 31b an. Diese ist identisch mit der Lamelle 31a ausgebildet, jedoch im Vergleich zu dieser in der aus Fig. 4 und 6 ersichtlichen Lage, so dass bei ihr drei Ausnehmungen 36 vom und zwei weitere, in Fig. 9 nicht sichtbare Ausnehmungen 36 hinten liegen. Außerdem ist eine am weitesten links befindliche Trennwand 32f der Lamelle 31b mit einem der Breite eines Strömungskanals 35 entsprechenden Abstand von der Trennwand 32e der Lamelle 31a und parallel zu dieser angeordnet. Auch das ist am besten aus Fig. 11 ersichtlich.
Die abwechselnd nach oben und unten offenen Strömungskanäle 35 (Fig. 6 und 7) werden gemäß Fig. 8 nach oben bzw. unten durch je eine der Platten 4 verschlossen, die mit den Außenseiten der Stege 33, 34 zweckmäßig durch Löten verbunden sind. Dagegen werden die vorderen und hinteren Enden der Strömungskanäle 35 durch einzelne Profile 37 verschlossen, die eine im wesentlichen dem doppelten Abstand von zwei Trennwänden 32 entsprechende Breite aufweisen, mit den Vorder- und Hinterenden der Lamellen 31a und 31b bzw. der Trennwände 32 sowie mit den Platten 4 vorzugsweise durch Schweißen (MIG oder WIG) gasdicht verbunden sind und zur Gewichts- und Kostenreduzierung z. B. die aus Fig. 9 ersichtlichen, trapezförmigen Querschnitte aufweisen. In entsprechender Weise werden die vorderen und hinteren sowie oberen und unteren Bereiche von Strömungskanälen 38, 38a, 38b gasdicht abgedichtet, die zwischen der Lamelle 31a und der Abschlussleiste 18, zwischen den Lamellen 31a und 31b (z. B. Fig. 8) sowie auf der anderen Seite des Netzes 1 zwischen der letzten Lamelle 31 und der Abschlussleiste 25 (Fig. 10 und 11) gebildet sind, wobei die beiden Strömungskanäle 38 und 38b entsprechend Fig. 11 z. B. an der Vorderseite offen bleiben, um dort das Kältemittel in Richtung der Pfeile 26, 27 zu- und abführen zu können.
Die Anwendung einzelner Profile 37 wird trotz des damit verbundenen Arbeitsaufwandes immer dann gegenüber der Anwendung durchgehender Platten bevorzugt, wenn es erforderlich ist, Toleranzen auszugleichen und Kriechströme des Kältemittels bzw. dadurch bedingte Kurzschlüsse zwischen den einzelnen Strömungskanälen 35 in Fig. 11 von links nach rechts sicher zu vermeiden. Kann das auf andere Weise erreicht werden, können anstelle der Profile 37 aber auch Platten 39 (Fig. 12 und 13) verwendet werden, die sich praktisch über die ganze Breite und Höhe des Netzes 1 erstrecken und alle vorhandenen Strömungskanäle 24 gleichzeitig abdichten.
Die beschriebenen Ausnehmungen 36 bilden nach der Fertigstellung der Kältemittel-Durchgänge 24 (Fig. 11 und 13) je eine abwechselnd vom oder hinten liegende Umlenkzone, die durch die betreffenden Platten 4, Profile 37 (bzw. Platte 39) und Trennwände 32 begrenzt ist. Dadurch kann das Kältemitel gemäß Fig. 11 und 13 z. B. in Richtung des Pfeils 26 in den zugehörigen Strömungskanal 38 eintreten, an dessen hinterem Ende durch die zugehörige Ausnehmung 36 in der Trennwand 32a in den benachbarten, zwischen den Trennwänden 32a, 32b gebildeten Strömungskanal 35 überwechseln und diesen von hinten nach vom durchströmen, um dann durch die vordere Ausnehmung 36 in der Trennwand 32b in den zwischen dieser und der Trennwand 32c gebildeten Strömungskanal 35 zu strömen usw., bis es schließlich aus dem in Fig. 11 und 13 ganz rechts liegenden Strömungskanal 38b in Richtung des Pfeils 27 wieder ausströmt. Das Kältemittel fließt daher längs eines schlangenlinienförmigen, in Fig. 11 und 13 teilweise durch Pfeile markierten Strömungspfades durch den Durchgang 24.
Oberhalb und unterhalb des in Fig. 8 dargestellten Durchgangs 24 können weitere, entsprechende Durchgänge 24 vorhanden und durch Luftpassagen voneinander getrennt sein, wie insbesondere Fig. 1 bis 3 und 10, 12 deutlich machen. In diesem Fall erstrecken sich die Profile 37 bzw. Platten 39 zweckmäßig über die ganze Höhe des Wärmeaustauschemetzes.
Die Zahl der Strömungskanäle 35 und 38, aus denen die Kältemittel-Durchgänge 24 gebildet werden, kann in Abhängigkeit von den Erfordernissen des Einzelfalls gewählt werden. Statt der vier Strömungskanäle 35 nach Fig. 6 und 7 können auch mehr oder weniger Strömungskanäle 35 pro Lamelle 31 vorhanden sein. Bei einer geradzahligen Anzahl von Trennwänden 32 pro Lamelle 31 können diese insbesondere mit gleicher Orientierung verlegt werden, da in diesem Fall die Ausnehmungen 36 der ersten Trennwand 32 stets z. B. vom und die Ausnehmungen 36 der letzten Trennwand 32 stets z. B. hinten zu liegen kommen. Auch Kombinationen mit unterschiedlichen Anzahlen von Trennwänden 32 und Strömungskanälen 35 sind möglich, wobei auch benachbarte Lamellen 31 unmittelbar nebeneinander angeordnet werden können, in welchem Fall die zwischen ihnen befindlichen Strömungskanäle 38 fehlen würden. Dabei bieten Lamellen 31 mit einer geringeren Anzahl von Trennwänden 32 den Vorteil, dass sie beim Strangpressen wegen des gleichmäßigeren Materialflusses nur wenig gekrümmt werden und daher beim vor dem Löten erfolgenden Setzen des Wärmeaustauschernetzes 1 gerade gerichtet werden können. Dagegen müssten mit einer wesentlich größeren Anzahl von Trennwänden 32 versehene Lamellen 31 vor dem Setzen des Netzes 1 mit Hilfe zusätzlicher Vorrichtungen wie z. B. Walzen od. dgl. gerade gerichtet werden.
Der Zusammenbau des Wärmeaustauscherblocks 3 nach Fig. 1 erfolgt auf eine bei Wärmeaustauschern übliche Weise, indem z. B. zunächst die Platten 4 und Lamellen 31 durch Löten verbunden und danach die Profile 37 (oder Platten 39) durch Schweißen an den Platten 4 und Lamellen 31 befestigt werden. Dabei ergibt sich der Vorteil, dass die Lamellen 31 vor dem Löten zur Lagesicherung nur an je zwei Punkten mit je einer zugehörigen Platte 4 durch Schweißen verbunden werden müssen, während bei Anwendung einzelner Profile als Trennwände (im Ausführungsbeispiel fünf einzelner Profile pro Lamelle) jeweils 10 Schweißvorgänge erforderlich waren.
Fig. 14 bis 17 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lamelle 31, die im Gegensatz zu der Lamelle 31 nach Fig. 6 und 7 nicht nur eine geradzahlige Anzahl von Trennwänden 32 aufweist, sondern auch an einer Seite mit einem Fuß oder Steg 34a anstatt mit einer Trennwand 32 endet. Dieser Steg 34a ragt von einer zugehörigen, endseitigen Trennwand 32 nach außen, wie Fig. 16 und 17 deutlich zeigen. Dadurch ist es möglich, zwei oder mehr solcher Lamellen 31 analog zu Fig. 8 derart unmittelbar nebeneinander anzuordnen, dass jeweils eine endseitige Trennwand 32 der einen Lamelle 31 an einen endseitigen Steg 34a der jeweils anderen Lamelle 31 anstößt. Der Steg 34a gibt dabei den Abstand von zwei benachbarten Lamellen 31 vor. Dadurch wird der Vorteil erzielt, dass beim Setzen des Netzes 2 nicht darauf geachtet werden braucht, ob die Lamellen 31 die richtigen Abstände voneinander aufweisen, wie das in Fig. 8 für die an den Strömungskanal 38a grenzenden Lamellen 31 gilt. In entsprechender Weise könnte der Steg 34a z. B. in Fig. 11 mit Stoß an die dort ganz rechts liegende Abschlussleiste 25 angelegt werden, um den Strömungskanal 38b (Fig. 11) zu bilden.
Damit es auch möglich ist, die Lamellen 31 mit Stoß an die in Fig. 11 ganz links befindliche Abschlussleiste 18 anzulegen, ist vorzugsweise gemäß eines dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung zusätzlich eine Lamelle 31 gemäß Fig. 18 bis 21 vorgesehen, die auf beiden Seiten mit je einem Fuß oder Steg 34b, 34c endet, der von einer zugehörigen, endseitigen Trennwand 32 nach außen ragt, wie insbesondere Fig. 20 und 21 zeigen. Dabei ist zweckmäßig ein Steg (z. B. 34b) oben und der andere Steg (z. B. 34c) unten angeordnet. Dadurch kann beim Setzen eines Durchgangs 24 (Fig. 11) z. B. mit einer Lamelle 31 nach Fig. 20 begonnen werden, deren Steg 34b gegen die betreffende Abschlussleiste 18 gelegt wird, wie in Fig. 22 für eine Lamelle 31c dargestellt ist, um den Strömungskanal 38 zu bilden. An diese Lamelle schließt sich dann eine in Fig. 22 mit dem Bezugszeichen 31d bezeichnete Lamelle nach Fig. 16 an, so dass eine ganz links befindliche Trennwand 32g von dieser an den Steg 34c stößt. An diese Lamelle 31 können sich dann weitere Lamellen 31 nach Fig. 16 anschließen, bis die Abschlussleiste 25 (Fig. 11) erreicht ist, an der der Steg 34a mit Stoß anliegt, wodurch der Strömungskanal 38b (Fig. 11) gebildet wird. Auf diese Weise kann das komplette Netz 2 gesetzt werden, ohne dass ein Abstand zwischen zwei Lamellen 31 irrtümlich zu groß oder zu klein ausfällt.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, die auf vielfache Weise abgewandelt werden könnten. Das gilt z. B. für die speziellen Querschnitte der Lamellen 31, die entsprechend Fig. 8 an den Außenseiten der Stege 33, 34 mit seitlichen Verbreiterungen 40 versehen sein können, um größere Lötflächen zu erhalten, ohne dadurch die Strömungsquerschnitte wesentlich zu verkleinern. Außerdem könnten die Stege 33 und 34 und/oder die Verbreiterungen 40 leicht konvex gekrümmt sein, um eine zur Verbesserung des Lötvorgangs erwünschte Balligkeit zu erhalten. Weiter bestehen zwar die Lamellen 31 und Profile 37 (oder Platten 39) z. B. aus Aluminium und die Platten 4 aus plattiertem Aluminium, doch ist klar, dass je nach Bedarf auch andere, zur Herstellung von Wärmeaustauschernetaen allgemein übliche Materialien verwendet werden können. Dabei kann die Herstellung der Lamellen 31 wie beschrieben durch strangpressen, aber auch auf andere Weise, insbesondere dadurch erfolgen, dass eine Platte durch Fräsen od. dgl. mit den Strömungskanälen 35 versehen wird. Weiterhin ist es im Prinzip gleichgültig, ob die Netze 1 und 2 mit Hilfe der durchgehenden Platten 4 ein integrales Bauteil bilden, separat hergestellt und dann zu einem integralen Bauteil zusammengesetzt werden oder als separate Bauteile Anwendung finden, die unabhängig voneinander verwendet oder durch entsprechende Leitungen miteinander verbunden werden. Dabei können die Netze 1, 2 auch übereinander statt nebeneinander angeordnet werden. Außerdem ist es natürlich möglich, die erfindungsgemäßen Wärmeaustauschernetze 1 für andere als die beschriebenen Zwecke und überall dort anzuwenden, wo Kältemitteldurchgänge benötigt werden. Schließlich versteht sich, dass die verschiedenen Merkmale auch in anderen als den beschriebenen und dargestellten Kombinationen vorgesehen werden können.

Claims

Wärmeaustauschernetz mit wenigstens zwei Platten (4) und einem zwischen diesen angeordneten Durchgang (24) für ein Kältemittel, der eine Mehrzahl von parallel angeordneten Strömungskanälen (35) enthält, die seitlich durch senkrecht zu den Platten (4) angeordnete, je zwei Enden (32a, 32b) aufweisende Trennwände (32) begrenzt und durch abwechselnd an den einen oder anderen Enden (32a, 32b) der Trennwände (32) vorgesehene Umlenkzonen schlangenlinienfiörnäg miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchgang (24) durch wenigstens eine, mit den Platten (4) verbundene, einen mäanderförmigen Querschnitt aufweisende und die Trennwände (32) enthaltende Lamelle (31) gebildet ist und die Umlenkzonen aus an den Enden (32a, 32b) der Trennwände (32) vorgesehenen Ausnehmungen (36) bestehen.
Wärmeaustauschernetz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kältemittel-Durchgang (24) aus einer Mehrzahl von nebeneinander liegenden, jeweils mehrere Trennwände (32) aufweisenden Lamellen (31) zusammengesetzt ist.
Wärmeaustauschernetz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwände (32) durch abwechselnd oben und unten mit ihnen verbundene Stege (33, 34) auf Abstand gehalten sind.
Wärmeaustauschernetz nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass es wenigstens eine Lamelle (31) aufweist, die an wenigstens einer Seite mit einem Steg (34a) endet, der von einer endseitigen Trennwand (32) nach außen ragt.
Wärmeaustauschernetz nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass es wenigstens eine Lamelle (31) aufweist, die an beiden Seiten mit je einem Steg (33b, 34c) endet, der von einer endseitigen Trennwand (32) nach außen ragt.
Wärmeaustauschernetz nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Steg (z. B. 33b) oben und ein anderer Steg (z. B. 34c) unten mit einer zugehörigen Trennwand (32) verbunden ist.
Wärmeanstauschernetz nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellen (31) aus Strangpressteilen bestehen.
Wärmeaustauschernetz nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellen (31) aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung bestehen.
Wärmeaustauschernetz nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellen (31) mit einander zugewandten Trennwänden (32) nebeneinander liegen, die einen der Breite eines Strömungskanals (38a) entsprechenden Abstand voneinander aufweisen.
Wärmeaustauschernetz nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellen (31) und Platten (4) durch Löten miteinander verbunden sind.
Wärmeaustauschernetz nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass offene Enden von je zwei benachbarten Strömungskanälen (35) und mit diesen auch je eine zugeordnete Umlenkzone durch je ein mit einer Außenseite der Lamelle (31) verbundenes Profil (37) abgedichtet sind.
Wärmeaustauschernetz nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass offene Enden aller benachbarten Strömungskanäle (35) und der diesen zugeordneten Umlenkzonen durch eine gemeinsame Platte (39) abgedichtet sind.
Wärmeaustauschernetz nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Profile (37) und/oder die Platte (39) durch Schweißen mit den Lamellen (31) verbunden sind.
Wärmeaustauschernetz nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (36) durch Fräsen erhalten sind.
Wärmeaustauschernetz nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Mehrzahl von übereinander angeordneten Kältemittel-Durchgängen (24) und zwischen zwei unmittelbar übereinander liegenden Kältemittel-Durchgängen (24) je einen Luft-Durchgang (8) aufweist.
Wärmeaustauschernetz nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass es als Teil eines kombinierten Kältemittel/Luft-Wärmeaustauscherblocks (1) ausgebildet ist.
Wärmeaustauschernetz nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Platten (4) je zwei Abschnitte aufweisen, wobei jeweils die einen Abschnitte ein Kältemittel/Luft-Wärmeaustauschernetz (1) und die anderen Abschnitte ein Luft/Luft-Wärmeaustauschemetz (2) bilden.
Kältemittel/Luft-Wärmeaustauscher, dadurch gekennzeichnet, dass er ein Wärmeaustauschemetz (1) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 17 enthält.
Wärmeaustauscher nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass er als kombinierter Kältemittel/Luft- und Luft/Luft-Wärmeaustauscher ausgebildet ist.