EP3333507A1 - Evaporator device - Google Patents

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Publication number
EP3333507A1
EP3333507A1 EP17205398.5A EP17205398A EP3333507A1 EP 3333507 A1 EP3333507 A1 EP 3333507A1 EP 17205398 A EP17205398 A EP 17205398A EP 3333507 A1 EP3333507 A1 EP 3333507A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
evaporator
liquid
tubes
liquid reservoir
evaporator tubes
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP17205398.5A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Roland Wolfgang Kühn
Kilian Mähne
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Coolar Ug Beschraenkte Haftung
Original Assignee
Coolar Ug (beschrankte Haftung)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Coolar Ug (beschrankte Haftung) filed Critical Coolar Ug (beschrankte Haftung)
Publication of EP3333507A1 publication Critical patent/EP3333507A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B39/00Evaporators; Condensers
    • F25B39/02Evaporators
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/40Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only inside the tubular element
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F13/00Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
    • F28F13/18Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by applying coatings, e.g. radiation-absorbing, radiation-reflecting; by surface treatment, e.g. polishing
    • F28F13/185Heat-exchange surfaces provided with microstructures or with porous coatings
    • F28F13/187Heat-exchange surfaces provided with microstructures or with porous coatings especially adapted for evaporator surfaces or condenser surfaces, e.g. with nucleation sites
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2500/00Problems to be solved
    • F25B2500/09Improving heat transfers

Definitions

  • the invention relates to an evaporator device comprising at least one liquid reservoir and at least two evaporator tubes connected in parallel.
  • the evaporator device is intended in particular for use in refrigerating machines, which preferably directly cool a gas-filled space.
  • tube or tube bundle heat exchangers or plate heat exchangers are typically used in compression refrigeration.
  • Plate heat exchangers are usually designed as flooded evaporator, in which move the vapor bubbles by their buoyancy and usually supported by a forced flow through the heat exchanger.
  • Chillers with flooded evaporator usually have on the low-pressure side a container in which liquid refrigerant with a gas or vapor superposition is maintained under saturated steam conditions. The pressure in this container is typically maintained at a certain value, which is determined by the required temperatures in the space to be cooled.
  • the refrigerant is usually trickled from outside onto a pipe with the aid of a feed system or they are also designed as flooded evaporators.
  • Tube heat exchangers are also known in which the refrigerant evaporates in a horizontal or nearly horizontal or slightly inclined tube within a forced flow, wherein the tube heat exchangers can be formed from a plurality of juxtaposed, connected and serially flowed through tubes.
  • Such a device is for example from the WO 2007 115 877 known.
  • Heat pipes usually have a low flow resistance and a good heat transfer, but are present as a closed device with typically low expansion.
  • the liquid layer to be evaporated on the heat transferring surface is relatively thick, thereby disadvantageously increasing the thermal resistance.
  • sprinkled shell and tube heat exchangers have the advantage of a large free cross-sectional area for the vapor stream and thinner liquid layers, they do require a pressure booster to convey unevaporated liquid over the tube bundle and re-trickle. Both systems therefore have a low power density without pressure boosting devices for flow generation.
  • the refrigerant can not escape from the heat pipes, as this would immediately lead to dehydration.
  • the refrigerant can not participate in the refrigerant circuit in a refrigeration system.
  • their small heat-transmitting surface due to the small spatial extent is not sufficient for the heat absorption in a refrigeration system.
  • heat pipes are not suitable for use as evaporators in refrigeration systems.
  • an object of the present invention to provide an evaporator apparatus which does not have the disadvantages and shortcomings of the prior art, which reduces pressure losses within a refrigeration system and reduces the thermal resistance, so that the power density of the refrigeration system is increased, the operation of such apparatus in particular without pressure booster, such as a pump should be possible.
  • an evaporator device to solve the problem comprising at least one liquid reservoir and at least two substantially parallel evaporator tubes, wherein the evaporator tubes have a capillary structure and the liquid reservoir is disposed below the evaporator tubes and is liquid and / or vapor-conducting in communication with the evaporator tubes.
  • the evaporator tube is preferably referred to synonymously as a vertical tube.
  • the evaporator device is preferably also referred to as an evaporator.
  • the term "connected in parallel” can preferably also be understood as “parallel in terms of flow” and, in the context of the invention, preferably means that a flow flows primarily simultaneously through the at least two evaporator tubes.
  • a fluidic parallelism differs from one behind the other flowing through two tubes.
  • substantially is not unclear to a person skilled in the art, since a person skilled in the art knows that a fluidic parallelism does not require strict geometric parallelism, but preferably means that the flow flows through the evaporator tubes substantially simultaneously.
  • the parallel connection of the evaporator tubes may preferably also mean that the tubes are also geometrically substantially parallel, but this geometric parallelism is not a prerequisite for the fluidic parallel connection of the evaporator tubes.
  • the evaporator consists of at least one liquid reservoir and at least two fluidically connected in parallel vertical tubes, which connect to the liquid reservoir. It is particularly preferred according to the invention that the liquid reservoir is in communication with the evaporator tubes in such a way that liquids, gases or steam can pass the connection between the evaporator tube and the liquid reservoir.
  • the evaporator device comprises a steam passage for the passage of a steam flow in the interior of the evaporator tubes. It is preferred that the steam duct is formed inside the evaporator tubes, wherein the term "steam duct" in the sense of the invention preferably describes an area inside the evaporator tubes, through which gas or steam can flow and / or be passed.
  • the liquid reservoir is completely or substantially completely filled with a liquid, wherein the average person skilled in the art knows that substantially complete filling technically produces the same effect as a complete filling and that a substantially complete filling due to environmental influences , For example, by evaporation or loss of fluid can result from a complete filling.
  • the liquid is a refrigerant, preferably water, ethanol or ammonia.
  • a refrigerant preferably water, ethanol or ammonia.
  • water is the chemical compound having the empirical formula H2O
  • ethanol is the monohydric alcohol having the empirical formula C2H6O
  • ammonia is the chemical compound having the empirical formula NH3, these compounds being used as natural refrigerants in the Nature happen.
  • the refrigerant is capable of transporting heat energy, preferably taking in heat at low temperature and low pressure, and releasing heat at higher temperature and higher pressure.
  • An advantage of the use of natural refrigerants is that they do not release chlorofluorocarbons when used as a working medium and thus do not contribute to the depletion of the ozone layer and to promote the greenhouse effect.
  • a preferably particularly good transport of liquids, gases or steam from the liquid reservoir into the evaporator tubes can be achieved in a preferred embodiment of the invention in that at least one evaporator tube protrudes into the liquid reservoir.
  • the term "projecting" in the sense of the invention preferably means that a lower end of an evaporator tube is immersed in the liquid which is located in the liquid reservoir. This immersion may be such that an opening of the evaporator tube, which preferably forms the lower end of the tube, is preferably completely or partially covered by the liquid in the liquid reservoir, it being particularly preferred if the opening of the evaporator tube is so immersed in the liquid, that the opening is completely in the liquid.
  • the liquid and / or vapor-conducting connection between the liquid reservoir or the liquid in the liquid reservoir and the evaporator tube is formed.
  • a part of the liquid in the liquid reservoir comes to stand in the evaporator tubes, ie that in particular a lower region of the evaporator tube is filled with liquid.
  • this situation is preferably referred to as partially flooded evaporator tube.
  • the evaporator tubes which preferably have a capillary structure, can be extended into the liquid reservoir.
  • the liquid reservoir is preferably horizontal or nearly horizontal.
  • This means according to the invention that its bottom surface is on a substantially straight plane so that the surface of the liquid reservoir or the surface of the liquid reservoir located in the liquid reservoir preferably reflects the straight plane on which the device is located.
  • the term "essentially” is not unclear to a person skilled in the art, because the person skilled in the art knows that refrigeration systems are advantageously to be set up on level substrates. It is particularly preferred for the purposes of the invention that the evaporation takes place from the liquid surface, i. that the evaporation effect in an upper region of the liquid in the liquid reservoir comprising the surface of the liquid, is particularly strong.
  • the evaporator tubes are arranged substantially perpendicular to the liquid reservoir. It may also be preferred according to the invention that the evaporator tubes include an angle ⁇ with the liquid reservoir, wherein the angle ⁇ is in the range of 30 to 90 °, particularly preferably 45 ° or 90 °.
  • This preferred arrangement of the vertical tubes with respect to the liquid reservoir represents a significant departure from the prior art, according to which in compression refrigerators, for example, an angle of inclination is less than 5 °.
  • a straight line lying in the final plane and a straight line, preferably arranged in the vapor direction and lying parallel to it, within a side wall of the evaporator tube form the legs of the angle ⁇ .
  • the capillary structure is formed by a structured surface and / or a capillary material, the capillary structure comprising materials selected from a group comprising sintered particles and / or chips, preferably metal, glass fiber fabric, structures having narrow flow cavities such as metal sponges, incised, pressed on, soldered and / or welded on channels and / or a combination thereof.
  • the evaporator tubes are preferably coated on the inside with a structured surface, which advantageously causes capillary effects, whereby the liquid in the liquid reservoir is pulled up the walls and forms a thin film with a large evaporation surface.
  • capillary effect in the context of the invention preferably designates the behavior of liquids in narrow tubes, gaps or cavities in solids, which are preferably referred to as capillaries.
  • Capillary effects are based on the surface tension of liquids and the interfacial tension which forms between a liquid and a solid surface, whereby advantageously liquid columns can form in capillaries contrary to the force of gravity due to capillary effects.
  • Tests have shown that, in particular, capillary structures formed from structured surfaces within vertical evaporator tubes have good capillary action properties, especially when they are incised by particles or chips, preferably metal, incised, pressed, soldered or welded on small channels, as well as Glass fiber fabric or other structures with narrow flow cavities such as metal sponges are made.
  • Soft structures, such as glass fiber fabric, for example, via a spiral under tension to the inside an evaporator tube are pressed or present in the interior of the evaporator tubes.
  • the refrigerant is transported in a thin film upwards into the evaporator tube.
  • the spatial direction "upwards" in the sense of the invention preferably describes the direction of space pointing away from the liquid reservoir, which points in the direction of a vapor withdrawal.
  • a thin film is preferably a film whose cross section leaves the predominant flow cross section of the tube free.
  • the remaining for the steam flow cross-section of the evaporator tube is preferably referred to as "steam gate" in the context of the invention.
  • Unevaporated refrigerant is advantageously redistributed over the surface via the capillary action of the tube surface. For this purpose, in contrast to known systems and devices of the prior art, no additional energy is needed.
  • the evaporation inside the tubes allows for direct heat absorption from the environment around the tubes without the need for extra energy or redistribution.
  • the present invention represents a departure from the known state of the art, in which the experts assumed that a redistribution of the unneeded refrigerant would not be possible without a further supply of energy.
  • the structured surface is firmly connectable to the evaporator tubes.
  • the structured surface can be connected to the evaporator tubes and that during normal operation of the evaporator device non-detachable connection between the inside of the evaporator tube and the material of the structured surface is made.
  • this connection which is not detachable in normal operation, is formed by the joining methods sintering, scoring, pressing, soldering and / or welding, wherein other joining methods known to the person skilled in the art are also conceivable.
  • the capillary material is detachably connectable to the evaporator tubes. This is especially the case when the capillary structure is formed by the capillary material.
  • extension of the evaporator tube into the liquid reservoir can be realized without simultaneous introduction of the evaporator tube thereto, for example, by placing part of the capillary material in the liquid in the liquid reservoir , reaches into or dives into it.
  • a part of the capillary structure can be wetted even when the liquid reservoir is not completely filled, whereby advantageously still a good refrigerant transport is made possible in the evaporator tubes up.
  • the evaporator tubes comprise brass and / or copper. Tests have shown that copper pipes are particularly suitable as evaporator tubes in the sense of the invention, since they have a high thermal conductivity for the heat transport. In addition, these can be processed well, especially with each other. Brass pipes have the advantage of a strong corrosion resistance and can be combined particularly easily with copper parts, for example by soldering. It may also be preferred according to the invention that the evaporator tubes comprise aluminum. Aluminum has similar advantages, but is more difficult to combine in the long term with the aforementioned materials. An embodiment of the invention in which the evaporator device comprises aluminum is therefore particularly preferred when substantially all of the refrigeration system or subcomponents are made substantially entirely of aluminum.
  • an inner diameter of the evaporator tubes is less than 35 mm, preferably less than 30 mm and particularly preferably less than 27 mm.
  • vapor bubbles can form in the liquid reservoir or in the preferably partially flooded evaporator tubes which can not rise above the preferred diameter in such a way that the liquid is pushed along a substantial part of the evaporator tube.
  • the vapor bubbles can rise in the evaporator tubes until they burst and / or slowly flow past the liquid to be vaporized and pushed in front of the vapor bubbles.
  • the evaporator tubes are advantageously preferably cyclically wetted from the inside with liquid, which can form a large, thin liquid film on the inside of the evaporator tubes particularly fast.
  • Another advantage of the invention is that the height to which the evaporator tube is wetted with the liquid as well as the wetting rate, at the same time substantially increased compared to the simple wetting by the structured surface.
  • an inner diameter of the evaporator tubes is less than 20 mm, preferably less than 16 mm and particularly preferably less than 13 mm. If the evaporator tubes are designed with such a preferred inner diameter, the amount of fluid delivery through the vapor bubbles can advantageously be increased again. At the same time, for soft-structured materials with capillary action, such as glass fiber fabric, the advantage that this at the preferred diameters of this embodiment of the invention without an additional stiffening and / or pressing structure, such as the above-mentioned spiral, on the insides of the evaporator tubes stick, especially if it is voluminous capillary materials.
  • spatial contact in the sense of the invention preferably means that two objects are arranged next to one another and / or in the immediate vicinity of one another.
  • the spatial contact is preferably formed by the fact that the liquid reservoir and / or its outer walls directly adjacent to an environment, which preferably represents a gas volume, wherein a heat exchange between the liquid reservoir and / or its outer walls and the environment is made possible in the context of the invention is preferably referred to as "thermal contact”.
  • the evaporator device in a space to be cooled so that the liquid reservoir is in direct thermal contact with the environment to be cooled.
  • this further increases the above-described effect of the liquid delivery, so that the vapor bubbles, which are preferably formed deep in the liquid reservoir, can also convey liquid into the evaporator tubes, even if the liquid reservoir is not almost completely filled with liquid.
  • a particular advantage in this case is that then the liquid reservoir can contribute to the evaporation of the liquid.
  • the evaporator tubes comprise a polygonal channel, wherein it is particularly preferred that the polygonal channel comprises plates which at a minimum distance have a maximum spacing of 5 to 15 mm, preferably 8 to 12 mm, particularly preferably 10 mm. It is preferred for the purposes of the invention that the evaporator tubes preferably comprise two plates which together form a wide channel and at the outer edges with each other are connected. This connection can be made, for example, directly or by a further plate.
  • the depth of the channel according to the invention is preferably referred to as the distance between the plates and the width of the channel preferably refers to the width of the above-mentioned plates.
  • said numbers do not refer to the width of the plates, but preferably to their spacing, ie in particular the channel depth.
  • this preferred embodiment involves the use of angular channels rather than tubes. Tests have shown that especially rectangular channels are particularly well suited.
  • the preferably formed channels can have a capillary structure, for example a structured surface with capillary action, on one or more inner surfaces. It has been found that optimum distribution of refrigerant by means of vapor bubbles is made possible when a distance between the plates, which preferably represent the largest area of the rectangular channel, is a maximum of 5 to 15 mm, preferably a maximum of 8 to 12 mm, particularly preferably a maximum 10 mm.
  • the evaporator device comprises a feed system with outlet openings for the delivery of refrigerant to the evaporator tubes, the feed system preferably being arranged above the evaporator tubes. It is particularly preferred according to the invention to provide a delivery system, which is preferably located higher than the liquid reservoir. It is also preferred that the task system includes outlet openings to distribute from above refrigerant to the preferably vertical evaporator tubes and / or give up. As a result, liquid can be distributed particularly quickly from an upper region of the evaporator device over the preferably entire area of the evaporator tubes.
  • the size of the wetted surface of the insides of the evaporator tubes and the rate of wetting over one can solely capillary effect increased again or a temporally constant wetting of the inner tube surface with liquid in comparison to the wetting be made possible by the resulting in the liquid reservoir vapor bubbles.
  • the feed system can be formed by a tube having openings, for example small holes, spaced apart the evaporator tube walls.
  • the openings are oriented upwards, whereby dirt particles advantageously remain in the feed system and do not pollute the evaporator tubes and in particular do not lead to a blockage of the feed openings.
  • the evaporator device comprises a vapor vent for the escape of vaporous liquid. It is preferred for the purposes of the invention that the steam outlet is arranged at a high point of the evaporator device, more preferably at least arranged higher than half the height of the at least two evaporator tubes. It is particularly preferred that the steam outlet is located directly at a highest point of the evaporator device, wherein the vapor-extracted preferentially vaporized liquid can escape through the steam outlet.
  • the evaporator tubes can preferably be connected together by means of a vapor combination with the steam extractor.
  • a cavity for collecting non-condensable gases is arranged above the steam outlet.
  • the evaporator device comprises an evaporator inlet for the supply of liquid to be evaporated.
  • the liquid to be evaporated can be supplied to the evaporator device in such a way that the mixing preferably takes place in the liquid reservoir becomes. This is particularly advantageous, since in this way no liquid can accumulate outside the liquid reservoir and / or outside the at least two evaporator tubes.
  • At least one inlet is arranged geometrically between the at least two evaporator tubes.
  • the at least one inlet between the evaporator tubes is arranged with a riser with direct thermal contact to the refrigerator.
  • the inlet comprises a riser which is in direct thermal contact with a cooling space.
  • cooling space preferably describes the space which is to be cooled using the evaporator device. This may be, for example, the room in which the evaporator device is installed.
  • direct thermal contact can be understood in the context of the invention preferably as an immediate thermal contact. This means according to the invention preferred that no additional items are provided between the inlet and the refrigerator.
  • the inlet takes place at the bottom of the riser from a port which is substantially perpendicular to a plane of the evaporator device.
  • the inlet pipe is formed by a preferably completely filled riser. This preferably extends over a substantial part of the height of the evaporator tubes and ends above half the height of the evaporator tubes.
  • the upper end of the inlet pipe is preferably connected to at least one evaporator tube. It is preferred that the inlet pipe be in direct thermal contact with the space to be cooled. This is associated with a variety of benefits. On the one hand, standing in the inlet pipe or slowly flowing refrigerant is advantageously available as a cold storage for the space to be cooled.
  • the increased connection with the evaporator tube for the evaporator tube surprisingly forms a kind of feed system, without having to introduce a separate component as a feed system into the evaporator device.
  • Both effects can be enhanced if both the inlet pipe and the connected evaporator pipes from below protrude into the connection with the evaporator tubes and this compound is in particular carried out horizontally. This enables a distribution of the refrigerant via the connected evaporator tubes and an additional elevated refrigerant reservoir is formed, which in turn is available as a cold storage.
  • FIG. 1 shows a preferred embodiment of the evaporator device (13) with a liquid reservoir (1) and two evaporator tubes (2).
  • a capillary structure (6) which is arranged on the inner sides of the preferably two evaporator tubes (2).
  • the evaporator tubes (2) may preferably be referred to as the first and second evaporator tubes.
  • the capillary structure (6) can be formed, for example, by a structured surface or by a capillary material, the structured surface preferably being fixed and / or the capillary material preferably releasably connectable to the evaporator tubes (2).
  • the capillary structure (6) comprises materials selected from a group comprising sintered particles and / or chips, preferably metal, glass fiber fabric, structures having narrow flow cavities such as metal sponges, scribed, pressed, soldered and / or welded channels, and / or a combination of it.
  • the capillary structure (6) can be present both as a structured surface on the insides of the evaporator tubes (2), which is then non-detachably connected to the sidewalls, in particular during normal operation of the evaporator device (13), and as capillary material in the interior of the evaporator tubes (FIG. 2), this then, for example, the interior of the evaporator tubes (2) fills or can be pressed by means of a spiral to the side walls of the evaporator tube (2).
  • FIG. 1 illustrated preferred embodiment of the evaporator device (13) has a vapor combination (3) and a steam outlet (4).
  • an evaporator inlet (5) is arranged, through which the liquid to be evaporated (7) of the evaporator device (13) can be supplied so that the convergence in the liquid reservoir (1) is possible and no liquid (7) outside of the liquid reservoir (1) or outside of the evaporator tubes (2) can accumulate.
  • the steam extractor (4) is arranged at a high, in particular at the highest point of the evaporator device (13) so that the gas to be discharged from the evaporator device (13) can collect at a suitable time to be discharged from the device (13).
  • the liquid reservoir (1) is completely or substantially completely filled with liquid (7) to be evaporated and that the evaporation takes place from the surface (8) of the liquid (7). It is particularly preferred to provide a particularly large liquid surface (8) within the evaporator device (13) in order to achieve the greatest possible evaporation effect. It is preferred that the liquid reservoir (1) is oriented horizontally or nearly horizontally and is in communication with the evaporator tubes (2), this compound being in particular designed to be liquid and vapor-conducting.
  • the capillary structure (6) which is preferably located on the inner sides of the evaporator tubes (2), is designed such that capillary effects are produced which lead to migration or transport of the liquid (7) to be evaporated along the inner walls of the evaporator tubes (2 ), whereby the inner sides of the evaporator tubes (2) with a thin film consisting of the liquid (7), in particular the refrigerant wetted.
  • a particularly large evaporation surface (8) of the liquid to be evaporated (7) is formed, which promotes effective evaporation of the liquid (7).
  • the evaporator tubes (2) comprise copper and / or brass. But there are also evaporator tubes (2) comprising aluminum or made of aluminum, conceivable.
  • FIG. 2 shows a preferred embodiment of the evaporator device (13), wherein the inner sides of the evaporator tubes (2) are wetted with the liquid to be evaporated.
  • a liquid reservoir (1) which is completely filled with the liquid (7) to be evaporated.
  • the liquid (7) is according to FIG. 2 so high in the evaporator device (13) that the liquid (7) also extends into the lower regions of the evaporator tubes (2).
  • the so characterized evaporator tubes (2) are preferably referred to as "partially flooded evaporator tubes" within the meaning of the invention.
  • the side walls (9) of the evaporator tubes (2) protrude into the liquid reservoir (1) or the liquid (7) contained therein.
  • capillary material which is located, for example, in the interior of the evaporator tubes (2), can come into contact with the liquid (7) in the liquid reservoir (1).
  • FIG. 4 shows a preferred embodiment of the evaporator device (13), in which form in the liquid (7) in the liquid reservoir (1) vapor bubbles (10).
  • vapor bubbles (10) are shown, which may arise in the liquid reservoir (1) or in the partially flooded evaporator tubes (2). Especially with small inner diameters of the evaporator tubes (2), these vapor bubbles (10) can not flow freely through the evaporator tubes (2).
  • liquid (7) is preferably blown into the evaporator tubes (2), whereby an elevated fill level (11) in the evaporator tubes (preferably) is temporarily suspended ( 2).
  • the vapor bubbles (10) in the evaporator tubes (2) rise until they burst or slowly past the liquid to be evaporated (7), whereby the evaporator tubes (2) preferably cyclically from the inside with Liquid (7) are wetted.
  • the desired, flat-shaped thin liquid film on the inside of the evaporator tubes (2) or on the capillary structure (6) can form very quickly.
  • FIG. 5 shows a preferred embodiment of the evaporator device (13) and the effect of vapor bubbles (10) in incomplete filling of the liquid reservoir (1).
  • the evaporator device (13) is placed in an environment to be cooled, wherein a thermal contact between the outer walls of the liquid reservoir (1) and the environment to be cooled is formed.
  • the vapor bubbles (10) are formed in particular also in the vicinity of the bottom of the liquid reservoir (1), wherein the vapor bubbles (10) in this preferred embodiment of the invention in the evaporator tubes (2).
  • the vapor bubbles (10) enter the evaporator tubes (2) at high speed Within the tubes (2) can rise particularly high and thus the wetting of the inner sides of the evaporator tubes (2) can advantageously further improve.
  • Evaporator tubes (2) have a particularly small inner diameter, particularly preferably less than 13 mm.
  • Evaporator tubes (2) with such a small diameter also have the advantage that the capillary material, which is not firmly connected to the side walls of the evaporator tubes (2), can be held in the evaporator tubes (2) without additional stiffening or fastening structures. because it is pressed due to its voluminous structure against the side walls of the evaporator tubes (2).
  • FIG. 6 shows a preferred embodiment of the evaporator device (13), wherein the evaporator tubes (2) with an upper end of the liquid reservoir (1) form an angle ⁇ (12).
  • the inclination angle (12) is between the side walls of the evaporator tubes (2) and an imaginary upper termination plane of Liquid reservoir (1) formed.
  • vapor bubbles (10) which rise in the evaporator tubes (2) and for wetting the capillary structure (6) on the side walls or in the interior contribute to the evaporator tubes (2).
  • FIG. 7 shows a preferred embodiment of the evaporator device (13) with an additional delivery system (14), with the liquid (7), which has reached an upper portion of the evaporator device (13), can be returned to the evaporator tubes (2) without that In addition, energy must be expended.
  • the feed system is formed by a tube having openings, for example small holes, spaced apart the evaporator tube walls.
  • the provision of the delivery system (14) advantageously makes it possible to recycle refrigerant, which has collected in the region of the delivery system (14) of the evaporator device (13), into the evaporator tubes (2). This is preferably done by the use of gravity or by pressure application.
  • the utilization of gravity is particularly advantageous if the application system (14) in an upper region of the evaporator device (13), and thus preferably above the evaporator tubes (2), is arranged, so that the refrigerant, for example, through the openings in the tube, which preferably forms the feed system (14), flow through and thus can reach into the region of the evaporator tubes (2). It has been found that the use of a feed system (14) can further greatly improve the wetting of the capillary structure (6) in the evaporator tubes (2), in particular the rate at which the capillary structure (6) is wetted compared to one alone capillary wetting increased.
  • FIG. 8 shows a preferred embodiment of the evaporator device (13), in which the evaporator inlet (5) is guided from behind into the evaporator device (13) and the liquid to be evaporated (7) via a riser (15) and an evaporator pipe connection (17) is supplied.
  • the liquid to be evaporated (7) flows via the evaporator tubes (2) into the primary liquid reservoir (1).
  • an increased liquid reservoir (18) with the liquid surface (8) is advantageously formed.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verdampfervorrichtung umfassend mindestens ein Flüssigkeitsreservoir und mindestens zwei Verdampferrohre.The invention relates to an evaporator device comprising at least one liquid reservoir and at least two evaporator tubes.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verdampfervorrichtung umfassend mindestens ein Flüssigkeitsreservoir und mindestens zwei parallel geschaltete Verdampferrohre. Die Verdampfervorrichtung ist insbesondere für den Einsatz in Kältemaschinen gedacht, welche vorzugsweise direkt einen mit Gas gefüllten Raum kühlen.The invention relates to an evaporator device comprising at least one liquid reservoir and at least two evaporator tubes connected in parallel. The evaporator device is intended in particular for use in refrigerating machines, which preferably directly cool a gas-filled space.

Für die Verdampfung von Kältemitteln werden in der Kompressionskältetechnik typischerweise Rohr- oder Rohrbündelwärmeübertrager oder Plattenwärmeübertrager verwendet. Plattenwärmeübertrager sind zumeist als überflutete Verdampfer ausgeführt, in welchen sich die Dampfblasen durch deren Auftriebskraft und meist unterstützt durch eine erzwungene Strömung durch den Wärmeübertrager bewegen. Kälteanlagen mit überflutetem Verdampfer besitzen auf der Niederdruckseite üblicherweise einen Behälter, in dem flüssiges Kältemittel mit einer Gas- oder Dampfüberlagerung unter Sattdampfbedingungen vorgehalten wird. Der Druck in diesem Behälter wird typischerweise auf einem bestimmten Wert gehalten, der durch die erforderlichen Temperaturen in dem zu kühlenden Raum festgelegt wird.For the evaporation of refrigerants, tube or tube bundle heat exchangers or plate heat exchangers are typically used in compression refrigeration. Plate heat exchangers are usually designed as flooded evaporator, in which move the vapor bubbles by their buoyancy and usually supported by a forced flow through the heat exchanger. Chillers with flooded evaporator usually have on the low-pressure side a container in which liquid refrigerant with a gas or vapor superposition is maintained under saturated steam conditions. The pressure in this container is typically maintained at a certain value, which is determined by the required temperatures in the space to be cooled.

Bei Rohr- oder Rohrbündelverdampfern wird das Kältemittel zumeist mithilfe eines Aufgabesystems von außen auf ein Rohr verrieselt oder sie werden ebenfalls als überflutete Verdampfer ausgeführt. Es sind auch Rohrwärmeübertrager bekannt, bei denen das Kältemittel in einem horizontalen oder nahezu horizontalen beziehungsweise leicht geneigten Rohr innerhalb einer erzwungenen Strömung verdampft, wobei die Rohrwärmeübertrager aus mehreren nebeneinanderliegenden, verbundenen und seriell durchströmten Rohren gebildet sein können. Eine solche Vorrichtung ist zum Beispiel aus der WO 2007 115 877 bekannt. Wärmerohre besitzen üblicherweise einen geringen Strömungswiderstand und einen guten Wärmetransport, liegen allerdings als geschlossene Vorrichtung mit typischerweise geringer Ausdehnung vor.In the case of tube or shell and tube evaporators, the refrigerant is usually trickled from outside onto a pipe with the aid of a feed system or they are also designed as flooded evaporators. Tube heat exchangers are also known in which the refrigerant evaporates in a horizontal or nearly horizontal or slightly inclined tube within a forced flow, wherein the tube heat exchangers can be formed from a plurality of juxtaposed, connected and serially flowed through tubes. Such a device is for example from the WO 2007 115 877 known. Heat pipes usually have a low flow resistance and a good heat transfer, but are present as a closed device with typically low expansion.

Nachteilig bei den aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen ist, dass überflutete Verdampfer oder Rohr- oder Rohrbündelverdampfer, bei denen die Verdampfung innerhalb des Rohres stattfindet, eine sehr kleine Querschnittsfläche für den strömenden verdampften Dampfstrom aufweisen, wodurch die Druckverluste sehr hoch ausfallen beziehungsweise eine Dampfbewegung durch freie Konvektion stark gehemmt wird. Außerdem ist die zu verdampfende Flüssigkeitsschicht auf der wärmeübertragenden Oberfläche relativ dick, wodurch nachteilhafterweise der Wärmewiderstand vergrößert wird.A disadvantage of the known from the prior art devices that flooded evaporator or tube or tube evaporator, in which the evaporation takes place within the tube, have a very small cross-sectional area for the flowing vaporized vapor stream, whereby the pressure losses are very high or a vapor movement is strongly inhibited by free convection. In addition, the liquid layer to be evaporated on the heat transferring surface is relatively thick, thereby disadvantageously increasing the thermal resistance.

Berieselte Rohrbündelwärmeübertrager haben zwar den Vorteil einer großen freien Querschnittsfläche für den Dampfstrom und dünner Flüssigkeitsschichten, benötigen allerdings eine Druckerhöhungseinrichtung, um nicht verdampfte Flüssigkeit über das Rohrbündel zu befördern und erneut zu verrieseln. Beide Systeme weisen daher ohne Druckerhöhungseinrichtungen zur Strömungserzeugung eine geringe Leistungsdichte auf.Although sprinkled shell and tube heat exchangers have the advantage of a large free cross-sectional area for the vapor stream and thinner liquid layers, they do require a pressure booster to convey unevaporated liquid over the tube bundle and re-trickle. Both systems therefore have a low power density without pressure boosting devices for flow generation.

Bei Wärmerohren kann das Kältemittel nicht aus den Wärmerohren herausströmen, da dies sofort zur Austrocknung führen würde. Somit kann das Kältemittel nicht am Kältemittelkreislauf in einer Kälteanlage teilnehmen. Außerdem ist ihre kleine wärmeübertragende Oberfläche durch die geringe räumliche Ausdehnung nicht ausreichend für die Wärmeaufnahme in einer Kälteanlage. Insbesondere bei Kälteanlagen, welche direkt ein Gas kühlen, wird eine große Fläche wegen des großen Wärmewiderstandes im Gas benötigt. Daher sind Wärmerohre nicht für den Einsatz als Verdampfer in Kälteanlagen geeignet.For heat pipes, the refrigerant can not escape from the heat pipes, as this would immediately lead to dehydration. Thus, the refrigerant can not participate in the refrigerant circuit in a refrigeration system. In addition, their small heat-transmitting surface due to the small spatial extent is not sufficient for the heat absorption in a refrigeration system. Especially in refrigeration systems, which directly cool a gas, a large area is needed because of the large heat resistance in the gas. Therefore, heat pipes are not suitable for use as evaporators in refrigeration systems.

Demgemäß liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Verdampfervorrichtung bereitzustellen, die nicht die Nachteile und Mängel des Standes der Technik aufweist, die Druckverluste innerhalb einer Kälteanlage reduziert und den Wärmewiderstand vermindert, so dass die Leistungsdichte der Kälteanlage erhöht wird, wobei der Betrieb einer solchen Vorrichtung insbesondere ohne Druckerhöhungseinrichtung, wie beispielsweise einer Pumpe, möglich sein soll.Accordingly, it is an object of the present invention to provide an evaporator apparatus which does not have the disadvantages and shortcomings of the prior art, which reduces pressure losses within a refrigeration system and reduces the thermal resistance, so that the power density of the refrigeration system is increased, the operation of such apparatus in particular without pressure booster, such as a pump should be possible.

Erfindungsgemäß ist zur Lösung der Aufgabe eine Verdampfervorrichtung vorgesehen umfassend mindestens ein Flüssigkeitsreservoir und mindestens zwei im Wesentlichen parallel geschaltete Verdampferrohre, wobei die Verdampferrohre eine Kapillarstruktur aufweisen und das Flüssigkeitsreservoir unterhalb der Verdampferrohre angeordnet vorliegt und mit den Verdampferrohren flüssigkeits- und/oder dampfleitend in Verbindung steht.According to the invention an evaporator device is provided to solve the problem comprising at least one liquid reservoir and at least two substantially parallel evaporator tubes, wherein the evaporator tubes have a capillary structure and the liquid reservoir is disposed below the evaporator tubes and is liquid and / or vapor-conducting in communication with the evaporator tubes.

Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass das Verdampferrohr bevorzugt synonym als vertikales Rohr bezeichnet wird. Weiter wird die Verdampfervorrichtung bevorzugt auch als Verdampfer bezeichnet. Der Begriff "parallel geschaltet" kann bevorzugt auch als "strömungstechnisch parallel" verstanden werden und bedeutet im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass eine Strömung vorrangig im Wesentlichen gleichzeitig durch die mindestens zwei Verdampferrohre strömt. Insbesondere unterscheidet sich eine strömungstechnische Parallelität von einem hintereinander Durchfließen zweier Rohre. Der Begriff "im Wesentlichen" ist für den Fachmann nicht unklar, da der Fachmann weiß, dass eine strömungstechnische Parallelität keine strenge geometrische Parallelität voraussetzt, sondern vorzugsweise bedeutet, dass die Strömung im Wesentlichen gleichzeitig durch die Verdampferrohre strömt. Diese sind im Sinne der Erfindung parallelgeschaltet, wobei der Begriff der Parallelschaltung dem Fachmann aus der Elektrotechnik bekannt ist. Im Gegensatz zur Elektrotechnik muss in der Erfindung keine strenge Parallelität vorliegen, da der Stoffstrom in den parallel geschalteten Rohren durchaus unterschiedlich groß sein kann. Die Parallelschaltung der Verdampferrohre kann vorzugsweise ebenfalls bedeuten, dass die Rohre auch geometrisch im Wesentlichen parallel vorliegen, allerdings ist diese geometrische Parallelität keine Voraussetzung für die strömungstechnische Parallelschaltung der Verdampferrohre.It is preferred for the purposes of the invention that the evaporator tube is preferably referred to synonymously as a vertical tube. Furthermore, the evaporator device is preferably also referred to as an evaporator. The term "connected in parallel" can preferably also be understood as "parallel in terms of flow" and, in the context of the invention, preferably means that a flow flows primarily simultaneously through the at least two evaporator tubes. In particular, a fluidic parallelism differs from one behind the other flowing through two tubes. The term "substantially" is not unclear to a person skilled in the art, since a person skilled in the art knows that a fluidic parallelism does not require strict geometric parallelism, but preferably means that the flow flows through the evaporator tubes substantially simultaneously. These are connected in parallel in the context of the invention, wherein the concept of parallel connection is known to those skilled in electrical engineering. In contrast to electrical engineering, there need not be strict parallelism in the invention, since the material flow in the pipes connected in parallel may well be of different sizes. The parallel connection of the evaporator tubes may preferably also mean that the tubes are also geometrically substantially parallel, but this geometric parallelism is not a prerequisite for the fluidic parallel connection of the evaporator tubes.

Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass der Verdampfer aus mindestens einem Flüssigkeitsreservoir und mindestens zwei strömungstechnisch parallel geschalteten vertikalen Rohren besteht, welche an das Flüssigkeitsreservoir anschließen. Es ist im Sinne der Erfindung insbesondere bevorzugt, dass das Flüssigkeitsreservoir mit den Verdampferrohren so in Verbindung steht, dass Flüssigkeiten, Gase oder Dampf die Verbindung zwischen Verdampferrohr und Flüssigkeitsreservoir passieren können.It is preferred for the purposes of the invention that the evaporator consists of at least one liquid reservoir and at least two fluidically connected in parallel vertical tubes, which connect to the liquid reservoir. It is particularly preferred according to the invention that the liquid reservoir is in communication with the evaporator tubes in such a way that liquids, gases or steam can pass the connection between the evaporator tube and the liquid reservoir.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Verdampfervorrichtung eine Dampfgasse zum Durchlass einer Dampfströmung im Inneren der Verdampferrohre. Es ist bevorzugt, dass die Dampfgasse im Inneren der Verdampferrohre gebildet wird, wobei der Begriff "Dampfgasse" im Sinne der Erfindung bevorzugt einen Bereich im Inneren der Verdampferrohre beschreibt, durch den Gas oder Dampf hindurchströmen und/oder hindurchgeleitet werden kann.In a preferred embodiment of the invention, the evaporator device comprises a steam passage for the passage of a steam flow in the interior of the evaporator tubes. It is preferred that the steam duct is formed inside the evaporator tubes, wherein the term "steam duct" in the sense of the invention preferably describes an area inside the evaporator tubes, through which gas or steam can flow and / or be passed.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Flüssigkeitsreservoir vollständig oder im Wesentlichen vollständig mit einer Flüssigkeit befüllbar, wobei der durchschnittliche Fachmann weiß, dass eine im Wesentlichen vollständige Befüllung technisch dieselbe Wirkung hervorruft wie eine vollständige Befüllung und dass sich eine im Wesentlichen vollständige Befüllung aufgrund von Umwelteinflüssen, beispielsweise durch Verdampfen oder Flüssigkeitsverlust, aus einer vollständigen Befüllung ergeben kann.In a preferred embodiment of the invention, the liquid reservoir is completely or substantially completely filled with a liquid, wherein the average person skilled in the art knows that substantially complete filling technically produces the same effect as a complete filling and that a substantially complete filling due to environmental influences , For example, by evaporation or loss of fluid can result from a complete filling.

Es ist insbesondere bevorzugt, dass die Flüssigkeit ein Kältemittel, bevorzugt Wasser, Ethanol oder Ammoniak ist. Der durchschnittliche Fachmann weiß, dass es sich bei Wasser um die chemische Verbindung mit der Summenformel H2O, bei Ethanol um den einwertigen Alkohol mit der Summenformel C2H6O und bei Ammoniak um die chemische Verbindung mit der Summenformel NH3 handelt, wobei diese Verbindungen als natürliche Kältemittel in der Natur vorkommen. Es ist bevorzugt, dass das Kältemittel in der Lage ist, Wärmeenergie zu transportieren, wobei vorzugsweise bei niedriger Temperatur und niedrigem Druck Wärme aufgenommen und bei höherer Temperatur und höherem Druck Wärme abgegeben wird. Vorteilhaft an der Verwendung von natürlichen Kältemitteln ist, dass diese bei ihrem Einsatz als Arbeitsmedium keine Fluorchlorkohlenwasserstoffe freisetzen und damit nicht zum Abbau der Ozonschicht und zur Förderung des Treibhauseffekts beitragen.It is particularly preferred that the liquid is a refrigerant, preferably water, ethanol or ammonia. The average person skilled in the art knows that water is the chemical compound having the empirical formula H2O, ethanol is the monohydric alcohol having the empirical formula C2H6O and ammonia is the chemical compound having the empirical formula NH3, these compounds being used as natural refrigerants in the Nature happen. It is preferable that the refrigerant is capable of transporting heat energy, preferably taking in heat at low temperature and low pressure, and releasing heat at higher temperature and higher pressure. An advantage of the use of natural refrigerants is that they do not release chlorofluorocarbons when used as a working medium and thus do not contribute to the depletion of the ozone layer and to promote the greenhouse effect.

Ein bevorzugt besonders guter Transport von Flüssigkeiten, Gasen oder Dampf vom Flüssigkeitsreservoir in die Verdampferrohre hinauf kann in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dadurch erreicht werden, dass mindestens ein Verdampferrohr in das Flüssigkeitsreservoir hineinragt. Der Begriff "hineinragen" bedeutet im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass ein unteres Ende eines Verdampferrohrs in die Flüssigkeit, die sich in dem Flüssigkeitsreservoir befindet, eintaucht. Dieses Eintauchen kann so erfolgen, dass eine Öffnung des Verdampferrohres, das bevorzugt den unteren Abschluss des Rohres bildet, vorzugsweise ganz oder teilweise von der Flüssigkeit im Flüssigkeitsreservoir bedeckt ist, wobei es insbesondere bevorzugt ist, wenn die Öffnung des Verdampferrohrs so in die Flüssigkeit eintaucht, dass sich die Öffnung vollständig in der Flüssigkeit befindet. Insbesondere wird dadurch die flüssigkeits- und/oder dampfleitende Verbindung zwischen dem Flüssigkeitsreservoir beziehungsweise der Flüssigkeit in dem Flüssigkeitsreservoir und dem Verdampferrohr gebildet. Es ist im Sinne der Erfindung insbesondere bevorzugt, wenn ein Teil der Flüssigkeit im Flüssigkeitsreservoir in den Verdampferrohren zu stehen kommt, d.h. dass insbesondere ein unterer Bereich des Verdampferrohrs mit Flüssigkeit gefüllt ist. Diese Situation wird im Sinne der Erfindung bevorzugt als teilüberflutetes Verdampferrohr bezeichnet. Es ist im Sinne der Erfindung insbesondere bevorzugt, dass die Verdampferrohre, die vorzugsweise eine Kapillarstruktur aufweisen, in das Flüssigkeitsreservoir hinein verlängert werden können.A preferably particularly good transport of liquids, gases or steam from the liquid reservoir into the evaporator tubes can be achieved in a preferred embodiment of the invention in that at least one evaporator tube protrudes into the liquid reservoir. The term "projecting" in the sense of the invention preferably means that a lower end of an evaporator tube is immersed in the liquid which is located in the liquid reservoir. This immersion may be such that an opening of the evaporator tube, which preferably forms the lower end of the tube, is preferably completely or partially covered by the liquid in the liquid reservoir, it being particularly preferred if the opening of the evaporator tube is so immersed in the liquid, that the opening is completely in the liquid. In particular, will characterized the liquid and / or vapor-conducting connection between the liquid reservoir or the liquid in the liquid reservoir and the evaporator tube is formed. For the purposes of the invention, it is particularly preferred if a part of the liquid in the liquid reservoir comes to stand in the evaporator tubes, ie that in particular a lower region of the evaporator tube is filled with liquid. For the purposes of the invention, this situation is preferably referred to as partially flooded evaporator tube. It is particularly preferred for the purposes of the invention that the evaporator tubes, which preferably have a capillary structure, can be extended into the liquid reservoir.

Das Flüssigkeitsreservoir ist vorzugsweise horizontal oder nahezu horizontal ausgebildet. Dies bedeutet im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass seine Bodenfläche auf einer im Wesentlichen geraden Ebene steht, so dass die Oberfläche des im Flüssigkeitsreservoir befindlichen Kältemittels oder die Oberfläche der im Flüssigkeitsreservoir befindlichen Flüssigkeit die gerade Ebene, auf der die Vorrichtung steht, bevorzugt wiederspiegelt. Der Begriff "im Wesentlichen" ist für den Fachmann nicht unklar, weil der Fachmann weiß, dass Kälteanlagen vorteilhafterweise auf ebenen Untergründe aufzustellen sind. Es ist im Sinne der Erfindung besonders bevorzugt, dass die Verdampfung von der Flüssigkeitsoberfläche her erfolgt, d.h. dass die Verdampfungswirkung in einem oberen Bereich der Flüssigkeit im Flüssigkeitsreservoir umfassend die Oberfläche der Flüssigkeit, besonders stark ausgebildet ist.The liquid reservoir is preferably horizontal or nearly horizontal. This means according to the invention that its bottom surface is on a substantially straight plane so that the surface of the liquid reservoir or the surface of the liquid reservoir located in the liquid reservoir preferably reflects the straight plane on which the device is located. The term "essentially" is not unclear to a person skilled in the art, because the person skilled in the art knows that refrigeration systems are advantageously to be set up on level substrates. It is particularly preferred for the purposes of the invention that the evaporation takes place from the liquid surface, i. that the evaporation effect in an upper region of the liquid in the liquid reservoir comprising the surface of the liquid, is particularly strong.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegen die Verdampferrohre im Wesentlichen senkrecht zu dem Flüssigkeitsreservoir angeordnet vor. Es kann im Sinne der Erfindung auch bevorzugt sein, dass die Verdampferrohre mit dem Flüssigkeitsreservoir einen Winkel α einschließt, wobei der Winkel α im Bereich von 30 bis 90° liegt, besonders bevorzugt bei 45° oder 90°. Diese bevorzugte Anordnung der vertikalen Rohre gegenüber dem Flüssigkeitsreservoir stellt eine erhebliche Abkehr vom Stand der Technik dar, wonach bei Kompressionskühlschränken ein Neigungswinkel beispielsweise kleiner als 5° ist. Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass der Winkel zwischen einem oberen Abschluss des Flüssigkeitsreservoirs, bei dem es sich zum Beispiel um eine obere gedachte bevorzugt plane Abschlussebene des Reservoirs handeln kann, und den Seitenwänden der Verdampferrohre gebildet wird. Dann bilden beispielsweise eine in der Abschlussebene liegende Gerade und eine bevorzugt in Dampfrichtung angeordnete und zu dieser parallel, innerhalb einer Seitenwand des Verdampferrohres liegende Gerade die Schenkel des Winkels α. Besonders für große Verdampfervorrichtungen kann es vorteilhaft sein, die Verdampferrohre nicht vertikal, sondern in einem Neigungswinkel α zum Flüssigkeitsreservoir anzuordnen, um durch die bevorzugt schräge Anordnung den Kapillareffekt zu unterstützen.In a preferred embodiment of the invention, the evaporator tubes are arranged substantially perpendicular to the liquid reservoir. It may also be preferred according to the invention that the evaporator tubes include an angle α with the liquid reservoir, wherein the angle α is in the range of 30 to 90 °, particularly preferably 45 ° or 90 °. This preferred arrangement of the vertical tubes with respect to the liquid reservoir represents a significant departure from the prior art, according to which in compression refrigerators, for example, an angle of inclination is less than 5 °. For the purposes of the invention, it is preferred that the angle between an upper end of the liquid reservoir, which can be, for example, an upper imaginary, preferably plane, end plane of the reservoir, and the side walls of the evaporator tubes is formed. For example, a straight line lying in the final plane and a straight line, preferably arranged in the vapor direction and lying parallel to it, within a side wall of the evaporator tube form the legs of the angle α. Especially for large evaporator devices, it may be advantageous to arrange the evaporator tubes not vertically, but at an angle of inclination α to the liquid reservoir in order to support the capillary effect by the preferably oblique arrangement.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Kapillarstruktur von einer strukturierten Oberfläche und/oder einem Kapillarmaterial gebildet, wobei die Kapillarstruktur Materialien umfasst, die ausgewählt sind aus einer Gruppe umfassend aufgesinterte Partikel und/oder Späne, vorzugsweise aus Metall, Glasfasergewebe, Strukturen aufweisend enge Strömungshohlräume, wie Metallschwämme, eingeritzte, aufgepresste, aufgelötete und/oder aufgeschweißte Kanäle und/oder eine Kombination daraus. Es ist im Sinne der Erfindung insbesondere bevorzugt, dass die Verdampferrohre bevorzugt innen mit einer strukturierten Oberfläche überzogen sind, die vorteilhafterweise Kapillareffekte hervorruft, wodurch die im Flüssigkeitsreservoir befindliche Flüssigkeit die Wände hinaufgezogen wird und einen dünnen Film mit einer großen Verdampfungsoberfläche bildet.In a preferred embodiment of the invention, the capillary structure is formed by a structured surface and / or a capillary material, the capillary structure comprising materials selected from a group comprising sintered particles and / or chips, preferably metal, glass fiber fabric, structures having narrow flow cavities such as metal sponges, incised, pressed on, soldered and / or welded on channels and / or a combination thereof. It is particularly preferred for the purposes of the invention that the evaporator tubes are preferably coated on the inside with a structured surface, which advantageously causes capillary effects, whereby the liquid in the liquid reservoir is pulled up the walls and forms a thin film with a large evaporation surface.

Der Begriff "Kapillareffekt" bezeichnet im Sinne der Erfindung bevorzugt das Verhalten von Flüssigkeiten in engen Röhren, Spalten oder Hohlräumen in Feststoffen, die bevorzugt als Kapillaren bezeichnet werden. Kapillareffekte basieren auf der Oberflächenspannung von Flüssigkeiten und der Grenzflächenspannung, die sich zwischen einer Flüssigkeit und einer festen Oberfläche bildet, wobei sich vorteilhafterweise bedingt durch Kapillareffekte Flüssigkeitssäulen auch entgegen der Schwerkraft in Kapillaren ausbilden können. Tests haben gezeigt, dass vor allem Kapillarstrukturen, die von strukturierten Oberflächen innerhalb von vertikalen Verdampferrohren gebildet werden, gute Kapillarwirkungseigenschaften aufweisen, vor allem dann, wenn sie durch aufgesinterte Partikel oder Späne, vorzugsweise aus Metall, eingeritzte, aufgepresste, aufgelötete oder aufgeschweißte kleine Kanäle sowie Glasfasergewebe oder andere Strukturen mit engen Strömungshohlräumen wie Metallschwämmen hergestellt werden. Weiche Strukturen, wie Glasfasergewebe, können beispielsweise über eine unter Spannung stehende Spirale an die Innenseite eines Verdampferrohres angedrückt werden oder im Inneren der Verdampferrohre vorliegen.The term "capillary effect" in the context of the invention preferably designates the behavior of liquids in narrow tubes, gaps or cavities in solids, which are preferably referred to as capillaries. Capillary effects are based on the surface tension of liquids and the interfacial tension which forms between a liquid and a solid surface, whereby advantageously liquid columns can form in capillaries contrary to the force of gravity due to capillary effects. Tests have shown that, in particular, capillary structures formed from structured surfaces within vertical evaporator tubes have good capillary action properties, especially when they are incised by particles or chips, preferably metal, incised, pressed, soldered or welded on small channels, as well as Glass fiber fabric or other structures with narrow flow cavities such as metal sponges are made. Soft structures, such as glass fiber fabric, for example, via a spiral under tension to the inside an evaporator tube are pressed or present in the interior of the evaporator tubes.

Durch die Kapillarwirkung der Kapillarstruktur, insbesondere der strukturierten Oberfläche und/oder des Kapillarmaterials, die bevorzugt in den Verdampferrohren angeordnet vorliegt, wird das Kältemittel in einem dünnen Film nach oben in das Verdampferrohr transportiert. Die Raumrichtung "nach oben" beschreibt im Sinne der Erfindung bevorzugt die von dem Flüssigkeitsreservoir wegzeigende Raumrichtung, die in Richtung eines Dampfabzugs zeigt. Durch den Transport der Flüssigkeit beziehungsweise des Kältemittels aus dem Flüssigkeitsreservoir entsteht innerhalb der Verdampferrohre ein bevorzugt großflächig ausgebildeter, dünner Film, der ähnlich zu einem Film ist, der bei der aktiven äußeren Berieselung von Rohren entsteht. Durch die Ausbildung des dünnen Films aus dem Kältemittel verbleibt vorteilhafterweise ein genügend großer Querschnitt innerhalb der Verdampferrohre für die Dampfströmung im Rohrinneren frei. Darüber hinaus wird vorteilhafterweise der Wärmetransportwiderstand durch den dünnen Film minimiert. Ein dünner Film ist im Sinne der Erfindung bevorzugt ein Film, dessen Querschnitt den überwiegenden Strömungsquerschnitt des Rohres frei lässt. Der für die Dampfströmung verbleibende Querschnitt des Verdampferrohres wird im Sinne der Erfindung bevorzugt als "Dampfgasse" bezeichnet. Nicht verdampftes Kältemittel wird vorteilhafterweise über die Kapillarwirkung der Rohroberfläche neu über die Oberfläche verteilt. Hierzu wird im Gegensatz zu bekannten Systemen und Vorrichtungen aus dem Stand der Technik keine zusätzliche Energie benötigt. Durch die Verdampfung innerhalb der Rohre wird eine direkte Wärmeaufnahme aus der Umgebung um die Rohre herum ermöglicht, ohne dass zusätzliche Energie zugeführt werden muss oder eine Weiterverteilung erforderlich ist. Somit stellt die vorliegende Erfindung eine Abkehr vom bekannten Stand der Technik dar, bei dem die Fachwelt davon ausgegangen war, dass eine Neuverteilung des nicht benötigten Kältemittels ohne eine weitere Energiezufuhr nicht möglich ist.Due to the capillary action of the capillary structure, in particular the structured surface and / or the capillary material, which is preferably arranged in the evaporator tubes, the refrigerant is transported in a thin film upwards into the evaporator tube. The spatial direction "upwards" in the sense of the invention preferably describes the direction of space pointing away from the liquid reservoir, which points in the direction of a vapor withdrawal. By transporting the liquid or the refrigerant from the liquid reservoir, a thin film which is preferably formed over a large area and which is similar to a film that forms during the active external irrigation of pipes is formed within the evaporator tubes. Due to the formation of the thin film from the refrigerant advantageously remains a sufficiently large cross section within the evaporator tubes for the steam flow in the tube interior free. In addition, advantageously, the heat transfer resistance through the thin film is minimized. For the purposes of the invention, a thin film is preferably a film whose cross section leaves the predominant flow cross section of the tube free. The remaining for the steam flow cross-section of the evaporator tube is preferably referred to as "steam gate" in the context of the invention. Unevaporated refrigerant is advantageously redistributed over the surface via the capillary action of the tube surface. For this purpose, in contrast to known systems and devices of the prior art, no additional energy is needed. The evaporation inside the tubes allows for direct heat absorption from the environment around the tubes without the need for extra energy or redistribution. Thus, the present invention represents a departure from the known state of the art, in which the experts assumed that a redistribution of the unneeded refrigerant would not be possible without a further supply of energy.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es bevorzugt, dass die strukturierte Oberfläche fest mit den Verdampferrohren verbindbar ist. Dies bedeutet im Sinne der Erfindung, dass die strukturierte Oberfläche mit den Verdampferrohren verbunden werden kann und dass eine im Normalbetrieb der Verdampfervorrichtung nicht lösbare Verbindung zwischen der Innenseite des Verdampferrohres und dem Material der strukturierten Oberfläche besteht. Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, wenn diese im Normalbetrieb nicht lösbare Verbindung durch die Verbindungsverfahren Sintern, Einritzen, Aufpressen, Auflöten und/oder Aufschweißen gebildet wird, wobei auch andere Verbindungsverfahren, die der Fachmann kennt, denkbar sind.In a further embodiment of the invention, it is preferred that the structured surface is firmly connectable to the evaporator tubes. This means in the context of the invention that the structured surface can be connected to the evaporator tubes and that during normal operation of the evaporator device non-detachable connection between the inside of the evaporator tube and the material of the structured surface is made. For the purposes of the invention, it is preferred if this connection, which is not detachable in normal operation, is formed by the joining methods sintering, scoring, pressing, soldering and / or welding, wherein other joining methods known to the person skilled in the art are also conceivable.

In einer alternativen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Kapillarmaterial lösbar mit den Verdampferrohren verbindbar. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Kapillarstruktur von dem Kapillarmaterial gebildet wird. Im Fall von nicht fest mit den Verdampferrohren verbundenen Kapillarstrukturen, wie beispielsweise Glasfasergewebe, kann eine Verlängerung des Verdampferrohres in das Flüssigkeitsreservoir hinein auch ohne ein gleichzeitiges Hineinreichen des Verdampferrohres dorthin realisiert werden, indem beispielsweise ein Teil des Kapillarmaterials in die Flüssigkeit, die sich im Flüssigkeitsreservoir befindet, hineinreicht beziehungsweise in sie eintaucht. Durch diese Art der Verlängerung kann beispielsweise ein Teil der Kapillarstruktur auch dann benetzt werden, wenn das Flüssigkeitsreservoir nicht vollständig gefüllt ist, wodurch vorteilhafterweise trotzdem ein guter Kältemitteltransport in die Verdampferrohre hinauf ermöglicht wird.In an alternative preferred embodiment of the invention, the capillary material is detachably connectable to the evaporator tubes. This is especially the case when the capillary structure is formed by the capillary material. In the case of capillary structures not fixedly connected to the evaporator tubes, such as glass fiber fabric, extension of the evaporator tube into the liquid reservoir can be realized without simultaneous introduction of the evaporator tube thereto, for example, by placing part of the capillary material in the liquid in the liquid reservoir , reaches into or dives into it. By this type of extension, for example, a part of the capillary structure can be wetted even when the liquid reservoir is not completely filled, whereby advantageously still a good refrigerant transport is made possible in the evaporator tubes up.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfassen die Verdampferrohre Messing und/oder Kupfer. Tests haben gezeigt, dass sich Kupferrohre besonders gut als Verdampferrohre im Sinne der Erfindung eignen, da diese eine hohe Wärmeleitfähigkeit für den Wärmetransport besitzen. Außerdem lassen sich diese gut verarbeiten, insbesondere miteinander verlöten. Messingrohre haben den Vorteil einer starken Korrosionsbeständigkeit und lassen sich gemeinsam mit Kupferteilen besonders einfach, beispielsweise durch Verlöten, verbinden. Es kann im Sinne der Erfindung auch bevorzugt sein, dass die Verdampferrohre Aluminium umfassen. Aluminium besitzt ähnliche Vorteile, lässt sich allerdings schwieriger langfristig stabil mit den vorgenannten Materialien verbinden. Eine Ausführung der Erfindung, bei der die Verdampfervorrichtung Aluminium umfasst, ist daher besonders bevorzugt, wenn im Wesentlichen die gesamte Kälteanlage oder Teilkomponenten im Wesentlichen ganz aus Aluminium gefertigt sind.In a preferred embodiment of the invention, the evaporator tubes comprise brass and / or copper. Tests have shown that copper pipes are particularly suitable as evaporator tubes in the sense of the invention, since they have a high thermal conductivity for the heat transport. In addition, these can be processed well, especially with each other. Brass pipes have the advantage of a strong corrosion resistance and can be combined particularly easily with copper parts, for example by soldering. It may also be preferred according to the invention that the evaporator tubes comprise aluminum. Aluminum has similar advantages, but is more difficult to combine in the long term with the aforementioned materials. An embodiment of the invention in which the evaporator device comprises aluminum is therefore particularly preferred when substantially all of the refrigeration system or subcomponents are made substantially entirely of aluminum.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein Innendurchmesser der Verdampferrohre kleiner als 35 mm, bevorzugt kleiner als 30 mm und besonders bevorzugt kleiner als 27 mm. In dieser bevorzugten Ausführungsform der Erfindung können im Flüssigkeitsreservoir oder in den bevorzugt teilüberfluteten Verdampferrohren Dampfblasen entstehen, die oberhalb des bevorzugten Durchmessers nicht derart das Rohr hinaufsteigen können, dass die Flüssigkeit eine wesentliche Teilstrecke des Verdampferrohres mit vor sich hergeschoben wird. Durch den bevorzugt im Wesentlichen fast vollständig befüllten Zustand des Flüssigkeitsreservoirs kann bevorzugt schwallweise Flüssigkeit in die vorzugsweise vertikal verlaufenden Verdampferrohre gedrückt werden, wodurch sich zeitweise ein erhöhter Füllstand in den Verdampferrohren ergibt. Durch den bevorzugten Innendurchmesser des Verdampferrohres können die Dampfblasen in den Verdampferrohren aufsteigen, bis sie platzen und/oder langsam an der zu verdampfenden und vor den Dampfblasen hergeschobenen Flüssigkeit vorbeiströmen. Dadurch werden die Verdampferrohre vorteilhafterweise bevorzugt zyklisch von innen mit Flüssigkeit benetzt, wodurch sich besonders schnell ein großflächiger, dünner Flüssigkeitsfilm auf der Innenseite der Verdampferrohre ausbilden kann. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Höhe, bis zu der das Verdampferrohr mit der Flüssigkeit benetzt wird sowie die Benetzungsgeschwindigkeit, gleichzeitig gegenüber der einfachen Benetzung durch die strukturierte Oberfläche wesentlich erhöht wird.In a preferred embodiment of the invention, an inner diameter of the evaporator tubes is less than 35 mm, preferably less than 30 mm and particularly preferably less than 27 mm. In this preferred embodiment of the invention, vapor bubbles can form in the liquid reservoir or in the preferably partially flooded evaporator tubes which can not rise above the preferred diameter in such a way that the liquid is pushed along a substantial part of the evaporator tube. As a result of the preferably substantially completely filled state of the liquid reservoir, it is preferably possible for liquid to be forced into the preferably vertical evaporator tubes in a surge-like manner, as a result of which an elevated fill level in the evaporator tubes temporarily arises. Due to the preferred inner diameter of the evaporator tube, the vapor bubbles can rise in the evaporator tubes until they burst and / or slowly flow past the liquid to be vaporized and pushed in front of the vapor bubbles. As a result, the evaporator tubes are advantageously preferably cyclically wetted from the inside with liquid, which can form a large, thin liquid film on the inside of the evaporator tubes particularly fast. Another advantage of the invention is that the height to which the evaporator tube is wetted with the liquid as well as the wetting rate, at the same time substantially increased compared to the simple wetting by the structured surface.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein Innendurchmesser der Verdampferrohre kleiner als 20 mm, bevorzugt kleiner als 16 mm und besonders bevorzugt kleiner als 13 mm. Wenn die Verdampferrohre mit einem solchen bevorzugten Innendurchmesser ausgeführt werden, kann die Höhe der Flüssigkeitsförderung durch die Dampfblasen vorteilhafterweise nochmals erhöht werden. Gleichzeitig ergibt sich für weich strukturierte Materialien mit Kapillarwirkung, wie beispielsweise Glasfasergewebe, der Vorteil, dass diese bei den bevorzugten Durchmessern dieser Ausführungsform der Erfindung auch ohne eine zusätzliche versteifende und/oder andrückende Struktur, wie beispielsweise die oben genannte Spirale, an den Innenseiten der Verdampferrohre haften bleiben, insbesondere dann, wenn es sich um voluminöse Kapillarmaterialien handelt.In a preferred embodiment of the invention, an inner diameter of the evaporator tubes is less than 20 mm, preferably less than 16 mm and particularly preferably less than 13 mm. If the evaporator tubes are designed with such a preferred inner diameter, the amount of fluid delivery through the vapor bubbles can advantageously be increased again. At the same time, for soft-structured materials with capillary action, such as glass fiber fabric, the advantage that this at the preferred diameters of this embodiment of the invention without an additional stiffening and / or pressing structure, such as the above-mentioned spiral, on the insides of the evaporator tubes stick, especially if it is voluminous capillary materials.

In einer bevorzugten Ausführungsform besteht ein direkter räumlicher Kontakt zwischen dem Flüssigkeitsreservoir und einer Umgebung der Verdampfervorrichtung, wobei dieser räumliche Kontakt bevorzugt einen thermischen Kontakt zwischen der Flüssigkeit im Flüssigkeitsreservoir und der Umgebung darstellt. Dies ergibt sich vorteilhafterweise daraus, dass keine wärmetransporthemmenden Dämmschichten um das Flüssigkeitsreservoir aufgebaut werden müssen. Es ist im Sinne der Erfindung insbesondere bevorzugt, dass die Umgebung gekühlt werden soll, weswegen auch von einer "zu kühlenden Umgebung" oder einem "Kühlraum" gesprochen werden kann. Der Begriff "räumlicher Kontakt" bedeutet im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass zwei Objekte nebeneinander und/oder in unmittelbarer Nähe zueinander angeordnet vorliegen. Im vorliegenden Fall wird der räumliche Kontakt bevorzugt dadurch gebildet, dass das Flüssigkeitsreservoir und/oder seine Außenwände direkt an eine Umgebung, die bevorzugt ein Gasvolumen darstellt, angrenzen, wobei ein Wärmeaustauch zwischen dem Flüssigkeitsreservoir und/oder seinen Außenwänden und der Umgebung ermöglicht wird, der im Sinne der Erfindung bevorzugt als "thermischer Kontakt" bezeichnet wird.In a preferred embodiment, there is a direct spatial contact between the liquid reservoir and an environment of the evaporator device, said spatial contact preferably represents a thermal contact between the liquid in the liquid reservoir and the environment. This results advantageously from the fact that no heat transfer inhibiting insulation layers must be built around the liquid reservoir. For the purposes of the invention, it is particularly preferred that the environment is to be cooled, which is why it is also possible to speak of an "environment to be cooled" or a "cooling space". The term "spatial contact" in the sense of the invention preferably means that two objects are arranged next to one another and / or in the immediate vicinity of one another. In the present case, the spatial contact is preferably formed by the fact that the liquid reservoir and / or its outer walls directly adjacent to an environment, which preferably represents a gas volume, wherein a heat exchange between the liquid reservoir and / or its outer walls and the environment is made possible in the context of the invention is preferably referred to as "thermal contact".

Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, die Verdampfervorrichtung so in einem zu kühlenden Raum anzuordnen, dass das Flüssigkeitsreservoir mit der zu kühlenden Umgebung im direkten thermischen Kontakt steht. Vorteilhafterweise wird dadurch der zuvor beschriebene Effekt der Flüssigkeitsförderung nochmals erhöht, so dass die bevorzugt tief im Flüssigkeitsreservoir entstehenden Dampfblasen auch dann Flüssigkeit in die Verdampferrohre fördern können, wenn das Flüssigkeitsreservoir nicht fast vollständig mit Flüssigkeit gefüllt ist. Ein besonderer Vorteil besteht in diesem Fall darin, dass dann auch das Flüssigkeitsreservoir zur Verdampfung der Flüssigkeit beitragen kann.It is preferred for the purposes of the invention to arrange the evaporator device in a space to be cooled so that the liquid reservoir is in direct thermal contact with the environment to be cooled. Advantageously, this further increases the above-described effect of the liquid delivery, so that the vapor bubbles, which are preferably formed deep in the liquid reservoir, can also convey liquid into the evaporator tubes, even if the liquid reservoir is not almost completely filled with liquid. A particular advantage in this case is that then the liquid reservoir can contribute to the evaporation of the liquid.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfassen die Verdampferrohre einen eckigen Kanal, wobei insbesondere bevorzugt ist, dass der eckige Kanal Platten aufweist, die in einem kleinsten Abstand einen Abstand von maximal 5 bis 15 mm, bevorzugt 8 bis 12 mm, besonders bevorzugt 10 mm aufweisen. Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass die Verdampferrohre vorzugsweise zwei Platten umfasst, die miteinander einen breiten Kanal bilden und an den Außenrändern miteinander verbunden sind. Diese Verbindung kann beispielsweise direkt oder durch je eine weitere Platte erfolgen. Die Tiefe des Kanals im Sinne der Erfindung wird bevorzugt als Abstand zwischen den Platten bezeichnet und die Breite des Kanals bezieht sich bevorzugt auf die Breite der oben genannten Platten. Es ist insbesondere bevorzugt, dass sich die genannten Zahlenangaben nicht auf die Breite der Platten beziehen, sondern vorzugsweise auf deren Abstand, d.h. insbesondere die Kanaltiefe. Insbesondere umfasst diese bevorzugte Ausführungsform die Verwendung von eckigen Kanälen anstatt von Rohren. Tests haben gezeigt, dass insbesondere Rechteckkanäle besonders gut geeignet sind. Die bevorzugt so ausgebildeten Kanäle können an einer oder mehreren Innenflächen eine Kapillarstruktur, beispielsweise eine strukturierte Oberfläche mit Kapillarwirkung, aufweisen. Es hat sich gezeigt, dass eine optimale Verteilung von Kältemittel mithilfe von Dampfblasen dann ermöglicht wird, wenn ein Abstand zwischen den Platten, die bevorzugt die größte Fläche des Rechteckkanals darstellen, maximal 5 bis 15 mm, bevorzugt maximal 8 bis 12 mm, besonders bevorzugt maximal 10 mm beträgt.In a preferred embodiment, the evaporator tubes comprise a polygonal channel, wherein it is particularly preferred that the polygonal channel comprises plates which at a minimum distance have a maximum spacing of 5 to 15 mm, preferably 8 to 12 mm, particularly preferably 10 mm. It is preferred for the purposes of the invention that the evaporator tubes preferably comprise two plates which together form a wide channel and at the outer edges with each other are connected. This connection can be made, for example, directly or by a further plate. The depth of the channel according to the invention is preferably referred to as the distance between the plates and the width of the channel preferably refers to the width of the above-mentioned plates. It is particularly preferred that said numbers do not refer to the width of the plates, but preferably to their spacing, ie in particular the channel depth. In particular, this preferred embodiment involves the use of angular channels rather than tubes. Tests have shown that especially rectangular channels are particularly well suited. The preferably formed channels can have a capillary structure, for example a structured surface with capillary action, on one or more inner surfaces. It has been found that optimum distribution of refrigerant by means of vapor bubbles is made possible when a distance between the plates, which preferably represent the largest area of the rectangular channel, is a maximum of 5 to 15 mm, preferably a maximum of 8 to 12 mm, particularly preferably a maximum 10 mm.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Verdampfervorrichtung ein Aufgabesystem mit Auslauföffnungen zur Abgabe von Kältemittel an die Verdampferrohre, wobei das Aufgabesystem bevorzugt oberhalb der Verdampferrohre angeordnet vorliegt. Es ist im Sinne der Erfindung insbesondere bevorzugt, ein Aufgabesystem vorzusehen, welches bevorzugt höher gelegen ist als das Flüssigkeitsreservoir. Es ist darüber hinaus bevorzugt, dass das Aufgabesystem Auslauföffnungen enthält, um von oben Kältemittel auf die vorzugsweise vertikal verlaufenden Verdampferrohre zu verteilen und/oder aufzugeben. Dadurch kann Flüssigkeit besonders schnell von einem oberen Bereich der Verdampfervorrichtung über die bevorzugt gesamte Fläche der Verdampferrohre verteilt werden. Dies kann beispielsweise durch Ausnutzung der Schwerkraft erreicht werden, wenn die Flüssigkeit beispielsweise von einem höher gelegenen zweiten Flüssigkeitsreservoir ausgegeben wird, wobei dieses zweite Flüssigkeitsreservoir zum Beispiel von der Apparatur gebildet werden kann, in der die Verdampfervorrichtung verwendet wird. Für andere Anwendungen kann es auch bevorzugt sein, die Aufgabe der Flüssigkeit durch die Verwendung eines erhöhten Druckes antreiben zu lassen. Insbesondere kann durch die Verwendung des Aufgabesystems die Größe der benetzten Oberfläche der Innenseiten der Verdampferrohre und die Benetzungsgeschwindigkeit gegenüber einer alleinig kapillar ausgebildeten Wirkung nochmals erhöht beziehungsweise eine zeitlich konstantere Benetzung der Innenrohroberfläche mit Flüssigkeit im Vergleich zur Benetzung durch die im Flüssigkeitsreservoir entstehenden Dampfblasen ermöglicht werden. Es ist insbesondere bevorzugt, dass das Aufgabesystem von einem Rohr mit Öffnungen, zum Beispiel kleinen Löchern im Abstand der Verdampferrohrwände, gebildet werden kann. In einer bevorzugten Ausführungsform des Aufgabesystems sind die Öffnungen nach oben ausgerichtet, wodurch Schmutzpartikel vorteilhafterweise in dem Aufgabesystem verbleiben und die Verdampferrohre nicht verschmutzen und insbesondere nicht zu einer Verstopfung der Aufgabeöffnungen führen.In a preferred embodiment, the evaporator device comprises a feed system with outlet openings for the delivery of refrigerant to the evaporator tubes, the feed system preferably being arranged above the evaporator tubes. It is particularly preferred according to the invention to provide a delivery system, which is preferably located higher than the liquid reservoir. It is also preferred that the task system includes outlet openings to distribute from above refrigerant to the preferably vertical evaporator tubes and / or give up. As a result, liquid can be distributed particularly quickly from an upper region of the evaporator device over the preferably entire area of the evaporator tubes. This can be achieved, for example, by utilizing gravity, for example when the liquid is dispensed from a higher second liquid reservoir, which second liquid reservoir can be formed, for example, by the apparatus in which the evaporator device is used. For other applications, it may also be preferable to drive the task of the liquid through the use of increased pressure. In particular, by using the feed system, the size of the wetted surface of the insides of the evaporator tubes and the rate of wetting over one can solely capillary effect increased again or a temporally constant wetting of the inner tube surface with liquid in comparison to the wetting be made possible by the resulting in the liquid reservoir vapor bubbles. It is particularly preferred that the feed system can be formed by a tube having openings, for example small holes, spaced apart the evaporator tube walls. In a preferred embodiment of the feed system, the openings are oriented upwards, whereby dirt particles advantageously remain in the feed system and do not pollute the evaporator tubes and in particular do not lead to a blockage of the feed openings.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Verdampfervorrichtung einen Dampfabzug zum Entweichen von dampfförmiger Flüssigkeit. Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass der Dampfabzug an einem hoch gelegenen Punkt der Verdampfervorrichtung angeordnet vorliegt, besonders bevorzugt mindestens aber höher angeordnet als die halbe Höhe der mindestens zwei Verdampferrohre. Es ist insbesondere bevorzugt, dass der Dampfabzug direkt an einem höchsten Punkt der Verdampfervorrichtung angeordnet vorliegt, wobei durch den Dampfabzug die bevorzugt dampfförmige verdampfte Flüssigkeit entweichen kann. Die Verdampferrohre können bevorzugt gemeinsam mittels einer Dampfzusammenführung mit dem Dampfabzug verbunden werden.In a preferred embodiment, the evaporator device comprises a vapor vent for the escape of vaporous liquid. It is preferred for the purposes of the invention that the steam outlet is arranged at a high point of the evaporator device, more preferably at least arranged higher than half the height of the at least two evaporator tubes. It is particularly preferred that the steam outlet is located directly at a highest point of the evaporator device, wherein the vapor-extracted preferentially vaporized liquid can escape through the steam outlet. The evaporator tubes can preferably be connected together by means of a vapor combination with the steam extractor.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform liegt oberhalb des Dampfabzugs ein Hohlraum zum Sammeln von nicht kondensierbaren Gasen angeordnet vor. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn der Dampfabzug nicht an der höchsten Stelle der Verdampfervorrichtung angeordnet vorliegt, weil dann am Kopf der Verdampfervorrichtung ein freies Volumen verfügbar bleibt, in welchem sich bestimmte nicht kondensierbare Gase sammeln, die andere Prozesse nachteilhafterweise stören können, wenn sie ungehindert durch den Dampfabzug entweichen. Es ist darüber hinaus bevorzugt, dass die Verdampfervorrichtung einen Verdampferzulauf zur Zuführung von zu verdampfender Flüssigkeit umfasst. Vorteilhafterweise kann mit dem Verdampferzulauf die zu verdampfende Flüssigkeit der Verdampfervorrichtung so zugeführt werden, dass das Zusammenlaufen bevorzugt im Flüssigkeitsreservoir ermöglicht wird. Dies ist besonders vorteilhaft, da sich auf diese Weise keine Flüssigkeit außerhalb des Flüssigkeitsreservoirs und/oder außerhalb der mindestens zwei Verdampferrohre ansammeln kann.In a further preferred embodiment, a cavity for collecting non-condensable gases is arranged above the steam outlet. This is particularly advantageous if the steam extractor is not located at the highest point of the evaporator device, because then a free volume remains available at the top of the evaporator device, in which certain non-condensable gases accumulate, which can disadvantageously disturb other processes if they are unhindered escape through the steam exhaust. It is furthermore preferred that the evaporator device comprises an evaporator inlet for the supply of liquid to be evaporated. Advantageously, with the evaporator inlet, the liquid to be evaporated can be supplied to the evaporator device in such a way that the mixing preferably takes place in the liquid reservoir becomes. This is particularly advantageous, since in this way no liquid can accumulate outside the liquid reservoir and / or outside the at least two evaporator tubes.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegt geometrisch zwischen den mindestens zwei Verdampferrohren mindestens ein Zulauf angeordnet vor. Vorzugsweise liegt der mindestens eine Zulauf zwischen den Verdampferrohren mit einer Steigleitung mit direktem thermischem Kontakt zum Kühlraum angeordnet vor. Mit anderen Worten: es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass der Zulauf eine Steigleitung umfasst, die in einem direkten thermischen Kontakt zu einem Kühlraum steht. Der Begriff "Kühlraum" beschreibt im Sinne der Erfindung bevorzugt den Raum, der unter Verwendung der Verdampfervorrichtung gekühlt werden soll. Dabei kann es sich beispielsweise um den Raum handeln, in dem die Verdampfervorrichtung aufgestellt ist. Der Begriff "direkter thermischer Kontakt" kann im Sinne der Erfindung bevorzugt als unmittelbarer thermischer Kontakt verstanden werden. Dies bedeutet im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass keine zusätzlichen Gegenstände zwischen dem Zulauf und dem Kühlraum vorgesehen sind.In a particularly preferred embodiment of the invention, at least one inlet is arranged geometrically between the at least two evaporator tubes. Preferably, the at least one inlet between the evaporator tubes is arranged with a riser with direct thermal contact to the refrigerator. In other words, it is preferred for the purposes of the invention that the inlet comprises a riser which is in direct thermal contact with a cooling space. For the purposes of the invention, the term "cooling space" preferably describes the space which is to be cooled using the evaporator device. This may be, for example, the room in which the evaporator device is installed. The term "direct thermal contact" can be understood in the context of the invention preferably as an immediate thermal contact. This means according to the invention preferred that no additional items are provided between the inlet and the refrigerator.

Es kann insbesondere bevorzugt sein, dass der Zulauf unten in die Steigleitung aus einem Anschluss erfolgt, der im Wesentlichen senkrecht zu einer Ebene der Verdampfervorrichtung steht. Vorzugsweise wird das Zulaufrohr von einer bevorzugt vollständig gefüllten Steigleitung gebildet. Diese erstreckt sich vorzugsweise über einen wesentlichen Teil der Höhe der Verdampferrohre und endet oberhalb der halben Höhe der Verdampferrohre. Das obere Ende des Zulaufrohres ist bevorzugt mit mindestens einem Verdampferrohr verbunden. Es ist bevorzugt, dass das Zulaufrohr in direktem thermischen Kontakt mit dem zu kühlenden Raum steht. Dies ist mit einer Vielzahl von Vorteilen verbunden. Zum einen steht das im Zulaufrohr stehende oder langsam strömende Kältemittel vorteilhafterweise als Kältespeicher für den zu kühlenden Raum zur Verfügung. Zum anderen bildet die erhöhte Verbindung mit dem Verdampferrohr für das Verdampferrohr überraschenderweise eine Art Aufgabesystem, ohne dass ein separates Bauteil als Aufgabesystem in die Verdampfervorrichtung eingeführt werden muss. Beide Effekte können noch verstärkt werden, wenn sowohl das Zulaufrohr, als auch die verbundenen Verdampferrohre von unten in die Verbindung mit den Verdampferrohren hineinragen und diese Verbindung insbesondere horizontal ausgeführt wird. Damit wird eine Verteilung des Kältemittels über die angebundenen Verdampferrohre ermöglicht und ein zusätzliches erhöhtes Kältemittelreservoir gebildet, welches wiederum als Kältespeicher zur Verfügung steht.It may be particularly preferred that the inlet takes place at the bottom of the riser from a port which is substantially perpendicular to a plane of the evaporator device. Preferably, the inlet pipe is formed by a preferably completely filled riser. This preferably extends over a substantial part of the height of the evaporator tubes and ends above half the height of the evaporator tubes. The upper end of the inlet pipe is preferably connected to at least one evaporator tube. It is preferred that the inlet pipe be in direct thermal contact with the space to be cooled. This is associated with a variety of benefits. On the one hand, standing in the inlet pipe or slowly flowing refrigerant is advantageously available as a cold storage for the space to be cooled. On the other hand, the increased connection with the evaporator tube for the evaporator tube surprisingly forms a kind of feed system, without having to introduce a separate component as a feed system into the evaporator device. Both effects can be enhanced if both the inlet pipe and the connected evaporator pipes from below protrude into the connection with the evaporator tubes and this compound is in particular carried out horizontally. This enables a distribution of the refrigerant via the connected evaporator tubes and an additional elevated refrigerant reservoir is formed, which in turn is available as a cold storage.

Besonders bevorzugte Ausführungsformen werden in den beigefügten Figuren gezeigt, ohne dass die Erfindung auf diese beschränkt ist. Es zeigt

Figur 1
eine bevorzugte Ausführungsform der Verdampfervorrichtung (13) mit einem Flüssigkeitsreservoir (1) und zwei Verdampferrohren (2), sowie einer Dampfzusammenführung (3) und einem Dampfabzug (4).
Figur 2
eine bevorzugte Ausführungsform der Verdampfervorrichtung (13), wobei die Innenseite der Verdampferrohre (2) mit der zu verdampfenden Flüssigkeit (7) benetzt ist.
Figur 3
eine bevorzugte Ausführungsform der Verdampfervorrichtung (13) mit Seitenwänden (9) der Verdampferrohre (2), die in das Flüssigkeitsreservoir (1) hineinragen.
Figur 4
eine bevorzugte Ausführungsform der Verdampfervorrichtung (13), bei der sich in der Flüssigkeit (7) im Flüssigkeitsreservoir (1) Dampfblasen (10) bilden.
Figur 5
eine bevorzugte Ausführungsform der Verdampfervorrichtung (13) und die Auswirkung von Dampfblasen (10) bei nicht vollständiger Befüllung.
Figur 6
eine bevorzugte Ausführungsform der Verdampfervorrichtung (13), bei der die Verdampferrohre (2) um einen Winkel α (12) geneigt sind.
Figur 7
eine bevorzugte Ausführungsform der Verdampfervorrichtung (13) mit einem zusätzlichen Aufgabesystem (14)
Figur 8
eine bevorzugte Ausführungsform der Verdampfervorrichtung (13) mit einem Verdampferzulauf (5) in Form eines Steigrohres (15) mit einer Verdampferrohranbindung (17).
Particularly preferred embodiments are shown in the attached figures, without the invention being restricted to these. It shows
FIG. 1
a preferred embodiment of the evaporator device (13) with a liquid reservoir (1) and two evaporator tubes (2), as well as a vapor combination (3) and a steam outlet (4).
FIG. 2
a preferred embodiment of the evaporator device (13), wherein the inside of the evaporator tubes (2) is wetted with the liquid to be evaporated (7).
FIG. 3
a preferred embodiment of the evaporator device (13) with side walls (9) of the evaporator tubes (2), which protrude into the liquid reservoir (1).
FIG. 4
a preferred embodiment of the evaporator device (13), in which form in the liquid (7) in the liquid reservoir (1) vapor bubbles (10).
FIG. 5
a preferred embodiment of the evaporator device (13) and the effect of vapor bubbles (10) in incomplete filling.
FIG. 6
a preferred embodiment of the evaporator device (13), wherein the evaporator tubes (2) are inclined by an angle α (12).
FIG. 7
A preferred embodiment of the evaporator device (13) with an additional feed system (14)
FIG. 8
a preferred embodiment of the evaporator device (13) with an evaporator inlet (5) in the form of a riser (15) with a Verdampferrohranbindung (17).

Figur 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Verdampfervorrichtung (13) mit einem Flüssigkeitsreservoir (1) und zwei Verdampferrohren (2). Insbesondere zeigt Figur 1 eine Kapillarstruktur (6), die an den Innenseiten der bevorzugt zwei Verdampferrohre (2) angeordnet vorliegt. Die Verdampferrohre (2) können vorzugsweise als erstes und zweites Verdampferrohr bezeichnet werden. Die Kapillarstruktur (6) kann beispielsweise von einer strukturierten Oberfläche oder von einem Kapillarmaterial gebildet werden, wobei die strukturierte Oberfläche bevorzugt fest und/oder das Kapillarmaterial bevorzugt lösbar mit den Verdampferrohren (2) verbindbar ist. Vorzugsweise umfasst die Kapillarstruktur (6) Materialien, die ausgewählt sind aus einer Gruppe umfassend aufgesinterte Partikel und/oder Späne, vorzugsweise aus Metall, Glasfasergewebe, Strukturen aufweisend enge Strömungshohlräume, wie Metallschwämme, eingeritzte, aufgepresste, aufgelötete und/oder aufgeschweißte Kanäle und/oder eine Kombination daraus. Die Kapillarstruktur (6) kann demnach sowohl als strukturierte Oberfläche auf den Innenseiten der Verdampferrohre (2) vorliegen, wobei diese dann insbesondere im Normalbetrieb der Verdampfervorrichtung (13) nicht-lösbar mit den Seitenwänden verbunden ist, als auch als Kapillarmaterial im Innenraum der Verdampferrohre (2) vorliegen, wobei dies dann beispielsweise den Innenraum der Verdampferrohre (2) ausfüllt oder mittels einer Spirale an die Seitenwände des Verdampferrohres (2) gedrückt werden kann. FIG. 1 shows a preferred embodiment of the evaporator device (13) with a liquid reservoir (1) and two evaporator tubes (2). In particular shows FIG. 1 a capillary structure (6) which is arranged on the inner sides of the preferably two evaporator tubes (2). The evaporator tubes (2) may preferably be referred to as the first and second evaporator tubes. The capillary structure (6) can be formed, for example, by a structured surface or by a capillary material, the structured surface preferably being fixed and / or the capillary material preferably releasably connectable to the evaporator tubes (2). Preferably, the capillary structure (6) comprises materials selected from a group comprising sintered particles and / or chips, preferably metal, glass fiber fabric, structures having narrow flow cavities such as metal sponges, scribed, pressed, soldered and / or welded channels, and / or a combination of it. Accordingly, the capillary structure (6) can be present both as a structured surface on the insides of the evaporator tubes (2), which is then non-detachably connected to the sidewalls, in particular during normal operation of the evaporator device (13), and as capillary material in the interior of the evaporator tubes (FIG. 2), this then, for example, the interior of the evaporator tubes (2) fills or can be pressed by means of a spiral to the side walls of the evaporator tube (2).

Weiter umfasst die in Figur 1 dargestellte bevorzugte Ausführungsform der Verdampfervorrichtung (13) eine Dampfzusammenführung (3) und einen Dampfabzug (4). Oberhalb des Flüssigkeitsreservoirs (1) ist ein Verdampferzulauf (5) angeordnet, durch den die zu verdampfende Flüssigkeit (7) der Verdampfervorrichtung (13) so zugeführt werden kann, dass das Zusammenlaufen im Flüssigkeitsreservoir (1) ermöglicht wird und sich keine Flüssigkeit (7) außerhalb des Flüssigkeitsreservoirs (1) oder außerhalb der Verdampferrohre (2) ansammeln kann. Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass der Dampfabzug (4) an einem hoch gelegenen, insbesondere am höchstgelegenen Punkt der Verdampfervorrichtung (13) angeordnet vorliegt, damit sich das aus der Verdampfervorrichtung (13) abzuführende Gas sammeln kann, um zu einem geeigneten Zeitpunkt aus der Vorrichtung (13) abgelassen zu werden.Further includes in FIG. 1 illustrated preferred embodiment of the evaporator device (13) has a vapor combination (3) and a steam outlet (4). Above the liquid reservoir (1), an evaporator inlet (5) is arranged, through which the liquid to be evaporated (7) of the evaporator device (13) can be supplied so that the convergence in the liquid reservoir (1) is possible and no liquid (7) outside of the liquid reservoir (1) or outside of the evaporator tubes (2) can accumulate. It is preferred for the purposes of the invention that the steam extractor (4) is arranged at a high, in particular at the highest point of the evaporator device (13) so that the gas to be discharged from the evaporator device (13) can collect at a suitable time to be discharged from the device (13).

Es ist bevorzugt, dass das Flüssigkeitsreservoir (1) vollständig oder im Wesentlichen vollständig mit zu verdampfender Flüssigkeit (7) gefüllt ist und dass die Verdampfung von der Oberfläche (8) der Flüssigkeit (7) erfolgt. Es ist insbesondere bevorzugt, innerhalb der Verdampfervorrichtung (13) eine besonders große Flüssigkeitsoberfläche (8) bereitzustellen, um eine möglichst große Verdampfungswirkung zu erreichen. Es ist bevorzugt, dass das Flüssigkeitsreservoir (1) horizontal oder nahezu horizontal ausgerichtet ist und mit den Verdampferrohren (2) in Verbindung steht, wobei diese Verbindung insbesondere flüssigkeits- und dampfleitend ausgebildet ist.It is preferred that the liquid reservoir (1) is completely or substantially completely filled with liquid (7) to be evaporated and that the evaporation takes place from the surface (8) of the liquid (7). It is particularly preferred to provide a particularly large liquid surface (8) within the evaporator device (13) in order to achieve the greatest possible evaporation effect. It is preferred that the liquid reservoir (1) is oriented horizontally or nearly horizontally and is in communication with the evaporator tubes (2), this compound being in particular designed to be liquid and vapor-conducting.

Die Kapillarstruktur (6), die sich vorzugsweise an den Innenseiten der Verdampferrohre (2) befindet, ist so ausgestaltet, dass kapillare Effekte hervorgerufen werden, die zu einer Wanderung beziehungsweise einem Transport der zu verdampfenden Flüssigkeit (7) entlang der Innenwände der Verdampferrohre (2) führen, wodurch die Innenseiten der Verdampferrohre (2) mit einem dünnen Film bestehend aus der Flüssigkeit (7), insbesondere dem Kältemittel, benetzt werden. Dadurch wird vorteilhafterweise eine besonders große Verdampfungsoberfläche (8) der zu verdampfenden Flüssigkeit (7) gebildet, was eine wirksame Verdampfung der Flüssigkeit (7) befördert. Es ist insbesondere bevorzugt, wenn die Verdampferrohre (2) Kupfer und/oder Messing umfassen. Es sind aber auch Verdampferrohre (2), die Aluminium umfassen oder aus Aluminium bestehen, denkbar. Es ist im Sinne der Erfindung besonders bevorzugt, wenn die Verdampferrohre (2) möglichst hoch mit der zu verdampfenden Flüssigkeit (7) benetzt werden, damit sich eine besonders große Verdampfungsoberfläche (8) bildet und die Verdampfung der Flüssigkeit (7) verbessert wird.The capillary structure (6), which is preferably located on the inner sides of the evaporator tubes (2), is designed such that capillary effects are produced which lead to migration or transport of the liquid (7) to be evaporated along the inner walls of the evaporator tubes (2 ), whereby the inner sides of the evaporator tubes (2) with a thin film consisting of the liquid (7), in particular the refrigerant wetted. As a result, advantageously a particularly large evaporation surface (8) of the liquid to be evaporated (7) is formed, which promotes effective evaporation of the liquid (7). It is particularly preferred if the evaporator tubes (2) comprise copper and / or brass. But there are also evaporator tubes (2) comprising aluminum or made of aluminum, conceivable. It is particularly preferred for the purposes of the invention, when the evaporator tubes (2) are wetted as high as possible with the liquid to be evaporated (7), thus forming a particularly large evaporation surface (8) and the evaporation of the liquid (7) is improved.

Figur 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Verdampfervorrichtung (13), wobei die Innenseiten der Verdampferrohre (2) mit der zu verdampfenden Flüssigkeit benetzt sind. Insbesondere zeigt Figur 2 ein Flüssigkeitsreservoir (1), das vollständig mit der zu verdampfenden Flüssigkeit (7) gefüllt ist. Die Flüssigkeit (7) steht gemäß Figur 2 so hoch in der Verdampfervorrichtung (13), dass die Flüssigkeit (7) auch in die unteren Bereiche der Verdampferrohre (2) hineinreicht. Die so gekennzeichneten Verdampferrohre (2) werden im Sinne der Erfindung bevorzugt auch als "teilüberflutete Verdampferrohre" bezeichnet. Durch die Kapillareffekte, die von der Kapillarstruktur (6) in den Verdampferrohren (2) hervorgerufen wird, wird die Flüssigkeit (7) an den Seitenwänden der Verdampferrohre (2) hinaufgezogen, insbesondere bildet sich ein dünner Flüssigkeitsfilm, der im Sinne der Erfindung bevorzugt eine Verdampfungs- oder Flüssigkeitsoberfläche (8) bildet, wobei die Vergrößerung dieser Oberfläche (8) ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist, um eine möglichst große Verdampfungswirkung bezüglich der zu verdampfenden Flüssigkeit (7) im Flüssigkeitsreservoir (1) zu erzielen. FIG. 2 shows a preferred embodiment of the evaporator device (13), wherein the inner sides of the evaporator tubes (2) are wetted with the liquid to be evaporated. In particular shows FIG. 2 a liquid reservoir (1) which is completely filled with the liquid (7) to be evaporated. The liquid (7) is according to FIG. 2 so high in the evaporator device (13) that the liquid (7) also extends into the lower regions of the evaporator tubes (2). The so characterized evaporator tubes (2) are preferably referred to as "partially flooded evaporator tubes" within the meaning of the invention. Due to the capillary effects of the Capillary structure (6) is caused in the evaporator tubes (2), the liquid (7) on the side walls of the evaporator tubes (2) is pulled up, in particular, forms a thin liquid film, which preferably according to the invention, an evaporation or liquid surface (8) The enlargement of this surface (8) is an object of the present invention in order to achieve the greatest possible evaporation effect with respect to the liquid (7) to be evaporated in the liquid reservoir (1).

Bei der in Figur 3 gezeigten Ausführungsform ragen die Seitenwände (9) der Verdampferrohre (2) in das Flüssigkeitsreservoir (1) beziehungsweise die dort enthaltene Flüssigkeit (7) hinein. Dadurch wird vorteilhafterweise eine Benetzung der an den Seitenwänden (9) der Verdampferrohre (2) vorgesehenen Kapillarstruktur (6) mit der zu verdampfenden Flüssigkeit (7) erreicht. Des Weiteren kann Kapillarmaterial, das sich beispielsweise im Innenraum der Verdampferrohre (2) befindet, in Kontakt mit der Flüssigkeit (7) im Flüssigkeitsreservoir (1) gelangen. Dadurch wird es vorteilhafterweise möglich, dass die Flüssigkeit (7) durch die Kapillareffekte und - kräfte in das Kapillarmaterial eingesogen wird, wodurch sich vorteilhafterweise die Oberfläche (8) der zu verdampfenden Flüssigkeit (7) erheblich erhöht, so dass eine besonders wirksame Verdampfung der Flüssigkeit (7) erreicht wird, auch wenn das Reservoir (1) nicht vollständig mit der Flüssigkeit (7) befüllt ist.At the in FIG. 3 In the embodiment shown, the side walls (9) of the evaporator tubes (2) protrude into the liquid reservoir (1) or the liquid (7) contained therein. This advantageously wets the capillary structure (6) provided on the side walls (9) of the evaporator tubes (2) with the liquid (7) to be evaporated. Furthermore, capillary material, which is located, for example, in the interior of the evaporator tubes (2), can come into contact with the liquid (7) in the liquid reservoir (1). This advantageously makes it possible for the liquid (7) to be sucked into the capillary material by the capillary effects and forces, whereby the surface (8) of the liquid (7) to be evaporated advantageously increases considerably, so that a particularly effective evaporation of the liquid (7) is reached, even if the reservoir (1) is not completely filled with the liquid (7).

Figur 4 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Verdampfervorrichtung (13), bei der sich in der Flüssigkeit (7) im Flüssigkeitsreservoir (1) Dampfblasen (10) bilden. In Figur 4 sind diese Dampfblasen (10) dargestellt, die im Flüssigkeitsreservoir (1) oder in den teilüberfluteten Verdampferrohren (2) entstehen können. Insbesondere bei geringen Innendurchmessern der Verdampferrohre (2) können diese Dampfblasen (10) nicht frei durch die Verdampferrohre (2) strömen. Wenn das Flüssigkeitsreservoir (1) vollständig oder im Wesentlichen vollständig mit zu verdampfender Flüssigkeit (7) gefüllt ist, wird bevorzugt schwallweise Flüssigkeit (7) in die Verdampferrohre (2) gedrückt, wodurch sich vorzugsweise zeitweise ein erhöhter Füllstand (11) in den Verdampferrohren (2) bildet. Durch den bevorzugten Innendurchmesser der Verdampferrohre (2) können die Dampfblasen (10) in den Verdampferrohren (2) aufsteigen bis sie platzen oder langsam an der zu verdampfenden Flüssigkeit (7) vorbeiströmen, wodurch die Verdampferrohre (2) bevorzugt zyklisch von innen mit Flüssigkeit (7) benetzt werden. Dadurch kann sich besonders schnell der erwünschte, flächig ausgebildete dünne Flüssigkeitsfilm auf der Innenseite der Verdampferrohre (2) oder auf der Kapillarstruktur (6) ausbilden. FIG. 4 shows a preferred embodiment of the evaporator device (13), in which form in the liquid (7) in the liquid reservoir (1) vapor bubbles (10). In FIG. 4 These vapor bubbles (10) are shown, which may arise in the liquid reservoir (1) or in the partially flooded evaporator tubes (2). Especially with small inner diameters of the evaporator tubes (2), these vapor bubbles (10) can not flow freely through the evaporator tubes (2). When the liquid reservoir (1) is completely or substantially completely filled with liquid (7) to be evaporated, liquid (7) is preferably blown into the evaporator tubes (2), whereby an elevated fill level (11) in the evaporator tubes (preferably) is temporarily suspended ( 2). Due to the preferred inner diameter of the evaporator tubes (2), the vapor bubbles (10) in the evaporator tubes (2) rise until they burst or slowly past the liquid to be evaporated (7), whereby the evaporator tubes (2) preferably cyclically from the inside with Liquid (7) are wetted. As a result, the desired, flat-shaped thin liquid film on the inside of the evaporator tubes (2) or on the capillary structure (6) can form very quickly.

Figur 5 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Verdampfervorrichtung (13) und die Auswirkung von Dampfblasen (10) bei nicht vollständiger Befüllung des Flüssigkeitsreservoirs (1). In Figur 5 ist insbesondere die Verdampfervorrichtung (13) in einer zu kühlenden Umgebung aufgestellt, wobei ein thermischer Kontakt zwischen den Außenwänden des Flüssigkeitsreservoirs (1) und der zu kühlenden Umgebung gebildet wird. In dieser bevorzugten Ausführungsform der Erfindung entstehen die Dampfblasen (10) insbesondere auch in der Nähe des Bodens des Flüssigkeitsreservoirs (1), wobei die Dampfblasen (10) auch in dieser bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in die Verdampferrohre (2) gelangen. Durch die besonders tiefe, d.h. in Bodennähe des Flüssigkeitsreservoirs (1) erfolgende Entstehung der Dampfblasen (10) innerhalb der Flüssigkeit (7) im Flüssigkeitsreservoir (1), gelangen die Dampfblasen (10) mit großer Geschwindigkeit in die Verdampferrohre (2), weswegen sie innerhalb der Rohre (2) besonders hochsteigen können und somit die Benetzung der Innenseiten der Verdampferrohre (2) vorteilhafterweise weiter verbessern können. FIG. 5 shows a preferred embodiment of the evaporator device (13) and the effect of vapor bubbles (10) in incomplete filling of the liquid reservoir (1). In FIG. 5 In particular, the evaporator device (13) is placed in an environment to be cooled, wherein a thermal contact between the outer walls of the liquid reservoir (1) and the environment to be cooled is formed. In this preferred embodiment of the invention, the vapor bubbles (10) are formed in particular also in the vicinity of the bottom of the liquid reservoir (1), wherein the vapor bubbles (10) in this preferred embodiment of the invention in the evaporator tubes (2). As a result of the particularly deep formation of the vapor bubbles (10) within the liquid (7) in the liquid reservoir (1) close to the bottom of the liquid reservoir (1), the vapor bubbles (10) enter the evaporator tubes (2) at high speed Within the tubes (2) can rise particularly high and thus the wetting of the inner sides of the evaporator tubes (2) can advantageously further improve.

Diese Wirkung wird insbesondere dann verstärkt, wenn die Verdampferrohre (2) einen besonders kleinen Innendurchmesser, besonders bevorzugt kleiner als 13 mm, aufweisen. Verdampferrohre (2) mit einem so geringen Durchmesser weisen darüber hinaus den Vorteil auf, dass das Kapillarmaterial, das nicht fest mit den Seitenwänden der Verdampferrohre (2) verbunden ist, ohne zusätzliche versteifende oder befestigende Strukturen in den Verdampferrohren (2) gehalten werden kann, da es aufgrund seiner voluminösen Struktur gegen die Seitenwände der Verdampferrohre (2) gedrückt wird.This effect is particularly enhanced when the evaporator tubes (2) have a particularly small inner diameter, particularly preferably less than 13 mm. Evaporator tubes (2) with such a small diameter also have the advantage that the capillary material, which is not firmly connected to the side walls of the evaporator tubes (2), can be held in the evaporator tubes (2) without additional stiffening or fastening structures. because it is pressed due to its voluminous structure against the side walls of the evaporator tubes (2).

Figur 6 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Verdampfervorrichtung (13), bei der die Verdampferrohre (2) mit einem oberen Abschluss des Flüssigkeitsreservoirs (1) einen Winkel α (12) einschließen. Insbesondere zeigt Figur 6 eine Verdampfervorrichtung (13) mit geneigten Verdampferrohren (2), wobei die Neigung mit dem Neigungswinkel α (12) erfolgt. Der Neigungswinkel (12) wird zwischen den Seitenwänden der Verdampferrohre (2) und einer gedachten oberen Abschlussebene des Flüssigkeitsreservoirs (1) gebildet. Auch bei dieser bevorzugten Ausführungsform der Verdampfervorrichtung (13) bilden sich innerhalb der Flüssigkeit (7) im Flüssigkeitsreservoir (1) Dampfblasen (10), die in den Verdampferrohren (2) emporsteigen und zur Benetzung der Kapillarstruktur (6) an den Seitenwänden oder im Inneren der Verdampferrohre (2) beitragen. FIG. 6 shows a preferred embodiment of the evaporator device (13), wherein the evaporator tubes (2) with an upper end of the liquid reservoir (1) form an angle α (12). In particular shows FIG. 6 an evaporator device (13) with inclined evaporator tubes (2), wherein the inclination takes place with the inclination angle α (12). The inclination angle (12) is between the side walls of the evaporator tubes (2) and an imaginary upper termination plane of Liquid reservoir (1) formed. Also in this preferred embodiment of the evaporator device (13) form inside the liquid (7) in the liquid reservoir (1) vapor bubbles (10), which rise in the evaporator tubes (2) and for wetting the capillary structure (6) on the side walls or in the interior contribute to the evaporator tubes (2).

Figur 7 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Verdampfervorrichtung (13) mit einem zusätzlichen Aufgabesystem (14), mit dem Flüssigkeit (7), die in einen oberen Bereich der Verdampfervorrichtung (13) gelangt ist, in die Verdampferrohre (2) zurückgeführt werden kann, ohne dass dafür zusätzlich Energie aufgewendet werden muss. Es ist insbesondere bevorzugt, dass das Aufgabesystem von einem Rohr mit Öffnungen, zum Beispiel kleinen Löchern im Abstand der Verdampferrohrwände, gebildet wird. Die Vorsehung des Aufgabesystems (14) ermöglicht es vorteilhafterweise, Kältemittel, das sich im Bereich des Aufgabesystems (14) der Verdampfervorrichtung (13) gesammelt hat, in die Verdampferrohre (2) zurückzuführen. Dies geschieht vorzugsweise durch die Ausnutzung der Schwerkraft oder durch Druckanwendung. Die Ausnutzung der Schwerkraft ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das Aufgabesystem (14) in einem oberen Bereich der Verdampfervorrichtung (13), und somit bevorzugt oberhalb der Verdampferrohre (2), angeordnet vorliegt, so dass das Kältemittel beispielsweise durch die Öffnungen im Rohr, welches vorzugsweise das Aufgabesystem (14) bildet, hindurchfließen und somit in den Bereich der Verdampferrohre (2) gelangen kann. Es hat sich gezeigt, dass die Verwendung eines Aufgabesystems (14) die Benetzung der Kapillarstruktur (6) in den Verdampferrohren (2) weiter stark verbessern kann, wobei sich insbesondere die Geschwindigkeit, mit der die Kapillarstruktur (6) benetzt wird, gegenüber einer alleinig kapillar ausgebildeten Benetzung erhöht. FIG. 7 shows a preferred embodiment of the evaporator device (13) with an additional delivery system (14), with the liquid (7), which has reached an upper portion of the evaporator device (13), can be returned to the evaporator tubes (2) without that In addition, energy must be expended. It is particularly preferred that the feed system is formed by a tube having openings, for example small holes, spaced apart the evaporator tube walls. The provision of the delivery system (14) advantageously makes it possible to recycle refrigerant, which has collected in the region of the delivery system (14) of the evaporator device (13), into the evaporator tubes (2). This is preferably done by the use of gravity or by pressure application. The utilization of gravity is particularly advantageous if the application system (14) in an upper region of the evaporator device (13), and thus preferably above the evaporator tubes (2), is arranged, so that the refrigerant, for example, through the openings in the tube, which preferably forms the feed system (14), flow through and thus can reach into the region of the evaporator tubes (2). It has been found that the use of a feed system (14) can further greatly improve the wetting of the capillary structure (6) in the evaporator tubes (2), in particular the rate at which the capillary structure (6) is wetted compared to one alone capillary wetting increased.

Figur 8 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Verdampfervorrichtung (13), bei welcher der Verdampferzulauf (5) von hinten in die Verdampfervorrichtung (13) hineingeführt wird und die zu verdampfende Flüssigkeit (7) über eine Steigleitung (15) und eine Verdampferrohranbindung (17) zugeführt wird. Dadurch fließt die zu verdampfende Flüssigkeit (7) über die Verdampferrohre (2) in das primäre Flüssigkeitsreservoir (1). Durch die in die Verdampferrohranbindung (17) hineinragende Steigleitung und Verdampferrohre (16) wird vorteilhafterweise ein erhöhtes Flüssigkeitsreservoir (18) mit der Flüssigkeitsoberfläche (8) gebildet. FIG. 8 shows a preferred embodiment of the evaporator device (13), in which the evaporator inlet (5) is guided from behind into the evaporator device (13) and the liquid to be evaporated (7) via a riser (15) and an evaporator pipe connection (17) is supplied. As a result, the liquid to be evaporated (7) flows via the evaporator tubes (2) into the primary liquid reservoir (1). By way of the riser pipe and evaporator pipes (16) projecting into the evaporator pipe connection (17), an increased liquid reservoir (18) with the liquid surface (8) is advantageously formed.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Flüssigkeitsreservoirliquid reservoir
22
vertikales Rohr/Verdampferrohrvertical tube / evaporator tube
33
DampfzusammenführungSteam merging
44
Dampfabzugsteam vent
55
Verdampferzulaufevaporator feed
66
Kapillarstrukturcapillary
77
zu verdampfende Flüssigkeitliquid to be evaporated
88th
Flüssigkeitsoberfläche/VerdampfungsoberflächeLiquid surface / evaporation surface
99
Seitenwände der Verdampferrohre, die in das Flüssigkeitsreservoir hineinragenSide walls of the evaporator tubes, which protrude into the liquid reservoir
1010
Dampfblasenvapor bubbles
1111
(erhöhter) Füllstand(increased) level
1212
Winkel αAngle α
1313
Verdampfervorrichtungevaporator device
1414
AufgabesystemInjection system
1515
Steigleitung des VerdampferzulaufsRiser of the evaporator inlet
1616
Seitenwände der Steigleitung des Verdampferzulaufs, die in die Verdampferrohranbindung hineinragenSide walls of the riser of the evaporator inlet, which protrude into the evaporator tube connection
1717
VerdampferrohranbindungEvaporator tube connection
1818
erhöhtes Flüssigkeitsreservoirincreased fluid reservoir

Claims (15)

Verdampfervorrichtung (13) umfassend mindestens ein Flüssigkeitsreservoir (1) und mindestens zwei im Wesentlichen parallel geschaltete Verdampferrohre (2)
dadurch gekennzeichnet, dass
die Verdampferrohre (2) eine Kapillarstruktur (6) aufweisen und das Flüssigkeitsreservoir (1) unterhalb der Verdampferrohre (2) angeordnet vorliegt und mit den Verdampferrohren (2) flüssigkeits- und/oder dampfleitend in Verbindung steht.
Evaporator device (13) comprising at least one liquid reservoir (1) and at least two substantially parallel-connected evaporator tubes (2)
characterized in that
the evaporator tubes (2) have a capillary structure (6) and the liquid reservoir (1) is arranged below the evaporator tubes (2) and communicates with the evaporator tubes (2) in liquid and / or vapor-conducting fashion.
Verdampfervorrichtung (13) nach Anspruch 1
dadurch gekennzeichnet, dass
die Verdampfervorrichtung (13) eine Dampfgasse zum Durchlass einer Dampfströmung im Inneren der Verdampferrohre (2) umfasst.
Evaporator device (13) according to claim 1
characterized in that
the evaporator device (13) comprises a steam passage for the passage of a vapor flow inside the evaporator tubes (2).
Verdampfervorrichtung (13) nach Anspruch 1 und/oder Anspruch 2
dadurch gekennzeichnet, dass
das Flüssigkeitsreservoir (1) vollständig oder im Wesentlichen vollständig mit einer Flüssigkeit (7) befüllbar ist, wobei die Flüssigkeit (7) ein Kältemittel, bevorzugt Wasser, Ethanol oder Ammoniak ist.
Evaporator device (13) according to claim 1 and / or claim 2
characterized in that
the liquid reservoir (1) can be completely or substantially completely filled with a liquid (7), wherein the liquid (7) is a refrigerant, preferably water, ethanol or ammonia.
Verdampfervorrichtung (13) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche
dadurch gekennzeichnet, dass
mindestens eines der Verdampferrohre (2) in das Flüssigkeitsreservoir (1) hineinragt.
Evaporator device (13) according to one or more of the preceding claims
characterized in that
at least one of the evaporator tubes (2) projects into the liquid reservoir (1).
Verdampfervorrichtung (13) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche
dadurch gekennzeichnet, dass
die Verdampferrohre (2) im Wesentlichen senkrecht zu dem Flüssigkeitsreservoir (1) angeordnet vorliegen oder
dass die Verdampferrohre (2) mit dem Flüssigkeitsreservoir (1) einen Winkel α (12) einschließt, wobei der Winkel α (12) im Bereich von 30 bis 90 ° liegt, besonders bevorzugt bei 45 ° oder 90 °.
Evaporator device (13) according to one or more of the preceding claims
characterized in that
the evaporator tubes (2) are arranged substantially perpendicular to the liquid reservoir (1) or
in that the evaporator tubes (2) form an angle α (12) with the liquid reservoir (1), the angle α (12) being in the range of 30 to 90 ° is, more preferably at 45 ° or 90 °.
Verdampfervorrichtung (13) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche
dadurch gekennzeichnet, dass
die Kapillarstruktur (6) von einer strukturierten Oberfläche und/oder einem Kapillarmaterial gebildet wird, wobei die Kapillarstruktur (6) Materialien umfasst, die ausgewählt sind aus einer Gruppe umfassend aufgesinterte Partikel und/oder Späne, vorzugsweise aus Metall, Glasfasergewebe, Strukturen aufweisend enge Strömungshohlräume, wie Metallschwämme, eingeritzte, aufgepresste, aufgelötete und/oder aufgeschweißte Kanäle und/oder eine Kombination daraus.
Evaporator device (13) according to one or more of the preceding claims
characterized in that
the capillary structure (6) is formed by a structured surface and / or a capillary material, the capillary structure (6) comprising materials selected from a group comprising sintered particles and / or chips, preferably metal, glass fiber fabric, structures having narrow flow cavities such as metal sponges, incised, pressed on, soldered and / or welded on channels and / or a combination thereof.
Verdampfervorrichtung (13) nach Anspruch 6
dadurch gekennzeichnet, dass
die strukturierte Oberfläche fest mit den Verdampferrohren (2) verbindbar ist oder
Evaporator device (13) according to claim 6
characterized in that
the structured surface is firmly connected to the evaporator tubes (2) or
Verdampfervorrichtung (13) nach Anspruch 6
dadurch gekennzeichnet, dass
das Kapillarmaterial lösbar mit den Verdampferrohren (2) verbindbar ist.
Evaporator device (13) according to claim 6
characterized in that
the capillary material is releasably connectable to the evaporator tubes (2).
Verdampfervorrichtung (13) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche
dadurch gekennzeichnet, dass
ein direkter räumlicher Kontakt zwischen dem Flüssigkeitsreservoir (1) und einer Umgebung der Verdampfervorrichtung (13) besteht, wobei dieser räumliche Kontakt einen thermischen Kontakt zwischen der Flüssigkeit (7) im Flüssigkeitsreservoir (1) und der Umgebung darstellt.
Evaporator device (13) according to one or more of the preceding claims
characterized in that
a direct spatial contact between the liquid reservoir (1) and an environment of the evaporator device (13), said spatial contact is a thermal contact between the liquid (7) in the liquid reservoir (1) and the environment.
Verdampfervorrichtung (13) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche
dadurch gekennzeichnet, dass
die Verdampferrohre (2) einen eckigen Kanal umfassen, wobei der eckige Kanal Platten aufweist, die in einem kleinsten Abstand einen Abstand von maximal 5 bis 15 mm, bevorzugt 8 bis 12 mm, besonders bevorzugt 10 mm aufweisen.
Evaporator device (13) according to one or more of the preceding claims
characterized in that
the evaporator tubes (2) comprise a square channel, wherein the angular Channel plates having a distance of a maximum of 5 to 15 mm, preferably 8 to 12 mm, more preferably 10 mm at a minimum distance.
Verdampfervorrichtung (13) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche
dadurch gekennzeichnet, dass
die Verdampfervorrichtung (13) ein Aufgabesystem (14) mit Auslauföffnungen zur Abgabe von Kältemittel an das mindestens eine Verdampferrohr (2) umfasst, wobei das Aufgabesystem (14) oberhalb der Verdampferrohre (2) angeordnet vorliegt.
Evaporator device (13) according to one or more of the preceding claims
characterized in that
the evaporator device (13) comprises a feed system (14) with outlet openings for delivering refrigerant to the at least one evaporator tube (2), wherein the feed system (14) is arranged above the evaporator tubes (2).
Verdampfervorrichtung (13) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche
dadurch gekennzeichnet, dass
die Verdampferrohre (2) Messing und/oder Kupfer umfasst.
Evaporator device (13) according to one or more of the preceding claims
characterized in that
the evaporator tubes (2) comprises brass and / or copper.
Verdampfervorrichtung (13) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche
dadurch gekennzeichnet, dass
oberhalb des Dampfabzugs (4) ein Hohlraum zum Sammeln von nicht kondensierbaren Gasen angeordnet vorliegt.
Evaporator device (13) according to one or more of the preceding claims
characterized in that
above the steam exhaust (4) a cavity for collecting non-condensable gases is arranged.
Verdampfervorrichtung (13) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche
dadurch gekennzeichnet, dass
die Verdampfervorrichtung (13) einen Dampfabzug (4) zum Entweichen von dampfförmiger Flüssigkeit und/oder einen Verdampferzulauf (5) zur Zuführung von zu verdampfender Flüssigkeit (7) umfasst.
Evaporator device (13) according to one or more of the preceding claims
characterized in that
the evaporator device (13) comprises a steam outlet (4) for the escape of vaporous liquid and / or an evaporator inlet (5) for the supply of liquid (7) to be evaporated.
Verdampfervorrichtung (13) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche
dadurch gekennzeichnet, dass
zwischen den Verdampferrohren mindestens ein Zulauf angeordnet vorliegt, wobei der Zulauf eine Steigleitung umfasst, die in einem direkten thermischen Kontakt zu einem Kühlraum steht.
Evaporator device (13) according to one or more of the preceding claims
characterized in that
at least one inlet is arranged between the evaporator tubes, wherein the inlet comprises a riser, which is in direct thermal contact with a cooling space.
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