NL8800504A

NL8800504A - Koelinrichting of warmtepomp.

Info

Publication number: NL8800504A
Application number: NL8800504A
Authority: NL
Original assignee: Gerardus Hendricus Maria Nijen
Priority date: 1988-02-26
Filing date: 1988-02-26
Publication date: 1989-09-18
Also published as: EP0330288A1

Description

i χτ * NO 34983

Koelinrichting of warmtepomp

De uitvinding heeft betrekking op een koelinrichting of warmtepomp bestaande uit een aantal verticale holle koelplaten, die in vlakken 5 evenwijdig aan elkaar zijn geplaatst en die nabij de onderrand van de koelplaten zijn aangesloten op een toevoerbuis voor de toevoer van ver-dampbaar koelmedium aan bet inwendige van de koelplaten, alsmede nabij hun bovenrand zijn aangesloten op een evenwijdig aan de toevoerbuis verlopende buis voor de afvoer van verdampt koelmedium en waarbij boven 10 de bovenranden van de koelplaten een bevloeiingsinrichting is aangebracht vanwaaruit de te koelen vloeistof in de vorm van een dunne film over de buitenoppervlakken van de koelplaten kan stromen en terecht kan komen in een zich onder de onderranden van de koelplaten bevindende verzamelbak.

15 Een dergelijke inrichting is bekend, bijvoorbeeld uit DE-A-3306865.

Deze bekende inrichting heeft een aantal holle platen, die boven en onder één geheel vormen met verzamelbuizen, die alle aan één einde gesloten zijn en aan het andere einde nabij de onderrand van de platen zijn aangesloten op een toevoerbuis en nabij de aan dezelfde kant gele-20 gen bovenrand zijn aangesloten op een afvoerbuis.

Boven de koelplaten bevindt zich een inrichting voor het aan de buitenzijde van de koelplaten toevoeren van de vloeistof, die warmte dient af te staan, welke toevoerinrichting in algemene zin bestaat uit een bak met een groot aantal openingen gelegen boven de bovenranden van 25 de platen, zodat de daaruit komende vloeistof in de vorm van een dunne film over de platen naar beneden kan stromen en daaronder wordt verzameld in een bak voor afvoer of verder gebruik.

Bij de bekende inrichting zijn de platen op een verhoudingsgewijs grote afstand van elkaar geplaatst. De inrichting is dan ook volumi-30 neus.

In de koelplaten en in de verbindingen van deze koelplaten met toevoer- resp. afvoerbuizen, in het bijzonder in de verbindingen met deze laatstgenoemde buizen, kunnen zeer grote spanningen optreden doordat zich binnen enkele minuten temperatuurverschillen in de orde van 35 grootte van 40°C kunnen voordoen nl. van +20 naar -20°C. Dit leidt tot warmtespanningen en trillingen en houdt daarmee in het gevaar van vermoei ingsbreuken in het bijzonder ter plaatse van de aansluitingen met de afvoerbuizen. Bij de hierboven genoemde bekende inrichting bestaat de verbinding tussen de bovenste afvoerbuis en de aan de bovenranden van de .8800504 ι 2 platen gevormde verzamelbuizen uit een rechtlijnige axiale verlenging van deze verzamelbuizen. Een dergelijke constructie is niet goed in staat om warmte spanningen op te nemen. Lekkage van het koelmiddel, bijvoorbeeld "freon" mag echter beslist niet optreden. Om toch een betrouw-5 bare sterke constructie te krijgen, is het bekend platen en buizen de vereiste wanddikte te geven onder gebruikmaking van materiaal van hoge kwaliteit. Dit gaat ten koste van de warmteoverdracht en maakt de inrichting duur. De inrichting moet bestand zijn tegen drukwisselingen, die een top van 30 bar kunnen vertonen.

10 Doel van de uitvinding is nu een koelinrichting te verschaffen, die minder plaats inneemt, in staat is warmtespanningen op te nemen, daardoor uit dunner materiaal kan worden vervaardigd en waarvan het volume aan koelmiddel kleiner kan zijn. De afvoerbuis'voor verdampt koelmiddel mondt uit in een afscheider teneinde damp en vloeistof van elkaar te 15 scheiden. Verkleining van de koelmiddelinhoud heeft invloed op de omvang van de afscheider.

Dit doel wordt overeenkomstig de uitvinding in de eerste plaats bereikt doordat de toevoerbuis voor koelmedium zich in wezen midden onder de onderranden van de koelplaten bevindt en door middel van verti-20 cale buisstukken op het inwendige van elke koelplaat is aangesloten, doordat de afvoer voor verdampt koelmedium bestaat uit twee afvoerbuizen, een nabij elke bovenhoek van de koelplaten.

dat de afvoerbuizen ter plaatse van de hoeken van de koelplaten met deze zijn verbonden door elleboogvormige buisstukken, 25 doordat de elleboogvormige buisstukken verspringend ten opzichte van elkaar zijn aangesloten op de afvoerbuizen, doordat de verticale buisstukken tussen toevoerbuis en onderkant van de koelplaten verspringend op de toevoerbuis zijn aangesloten, een en ander zodanig, dat de verticale buisstukken en de 30 elleboogvormige buisstukken behorende bij een koelplaat liggend tussen die van de voorgaande resp. volgende plaat.

In plaats van één afvoerbuis voor verdampt koelmedium past men nu twee buizen toe, welke buizen bij voorkeur een diameter hebben, die aanmerkelijk groter is dan die van de zich boven aan de platen bevindende 35 verzamelruimten of verzamelbuizen. Daardoor ontstaat reeds de mogelijkheid drukpieken, veroorzaakt door het verdampen van het koelmedium, op te vangen. Door tussen de afvoerbuizen en de boveneinden van de platen elleboogvormige buisstukken toe te passen, kunnen warmtespanningen worden opgevangen.

,8800504 3 t

Doordat alle buisstukken verspringend ten opzichte van elkaar zijn aangesloten op de afvoerbuizen, doch ook op de toevoerbuis, kunnen de koelplaten dicht bij elkaar worden geplaatst, waardoor de gehele inrichting kleiner wordt.

5 Door de plaatsing van de toevoerbuis van het koelmedium midden onder de koelplaten bereikt men een gelijkmatige verdeling in de van onderuit toe plaatsvindende verspreiding van het koelmedium in de platen. Dit is weer gunstig met betrekking tot de zich voordoende warmtespanningen.

10 Een verdere vereenvoudiging van de constructie kan worden verkregen wanneer overeenkomstig de uitvinding de toevoerbuis en de afvoerbuis in wezen gelijk aan elkaar zijn wat betreft hun diameter en wat betreft de aansluitpunten van de respectievelijke buisstukken.

Een enkel type buis kan dan worden gebruikt voor het verkrijgen van het 15 dicht bij elkaar plaatsen van de koelplaten.

Deze koelplaten kunnen om en om verschillende afmetingen hebben. De voorkeur gaat echter uit naar een inrichting waarbij de koelplaten identiek aan elkaar zijn en om en om zijdelings ten opzichte van elkaar zijn verplaatst. Deze zijdelingse verplaatsing houdt dan verband met de 20 verspringende, d.w.z. in dezelfde richting verplaatste aansluitpunten op de afvoerbuizen resp. toevoerbuis, zodat de elleboogvormige buisstukken in wezen gelijk aan elkaar kunnen zijn en de rechte buisstukken aan de onderrand zich precies in het midden van de onderrand van elke koelplaat kunnen bevinden.

25 Overeenkomstig de uitvinding is het ook mogelijk koelplaten toe te passen, die identiek aan elkaar zijn, doch die in verticale zin om en om ten opzichte van elkaar zijn verplaatst al of niet in combinatie met zijdelingse verplaatsing. De elleboogvormige en rechlijnige buisstukken krijgen dan weliswaar om en om verschillende afmetingen, maar het aantal 30 types is beperkt. Men kan daarmee echter de platen noch dichter bij elkaar plaatsen in het bijzonder wanneer deze platen onder en/of boven verzamelkamers of -buizen hebben waarvan de diameter groter is dan de horizontale uitwendige dikte van de platen.

Een zeer doeltreffende constructie van de koelplaten verkrijgt men 35 wanneer deze bestaan uit dunne platen, die langs de verticale randen tot één geheel met elkaar zijn verbonden, bijvoorbeeld door lassen, die langs boven- en onderrand zijn verbonden met verzamelbuizen onder vorming van een doorgaande verbinding tussen het inwendige van de koelplaten en genoemde buizen en die gelijkmatig verdeeld over het oppervlak .8800504 i 4 van de twee platen onderling laspunten hebben, welke platen na het tot stand brengen van de verbindingen door middel van inwendige overdruk in de gebieden tussen de verbindingspunten uit elkaar zijn gedrukt.

Opgemerkt wordt, dat het op zichzelf bekend is, bijvoorbeeld uit de 5 Europese octrooiaanvrage 0 112 513, bij een warmtewisselaar zoals een radiator, de verticale van lamellen voorziene buizen waardoorheen te koelen medium stroomt, verspringend aan te sluiten op een verzamelbuis (zie in het bijzonder fig. 4 en 5). Hierbij gaat het echter niet om het vermijden van warmtespanningen, wel om het zo dicht mogelijk bij elkaar 10 plaatsen van de van koelribben voorziene buizen. Warmtespanningen van enige betekenis treden hierbij echter niet op.

De uitvinding zal thans nader worden toegelicht aan de hand van de tekeningen.

Fig. 1 toont in perspectief en zeer schematisch het belangrijkste 15 deel van een inrichting volgens de uitvinding.

Fig. 2 is een doorsnede door de voorste koelplaat getoond in fig, 1 en aangeduid met de pijl A.

Fig. 3 is een doorsnede die vergelijkbaar is met die van fig. 2 door de ten opzichte van de plaat A verschoven plaat, die is aangeduid 20 met de pijl B.

Fig. 4 toont een aanzicht op een hoek van een plaat onder weglating van het verbindingsbuisstuk.

Fig. 5 is een langsdoorsnede door de in fig. 1 getoonde opeenvolging van koelplaten ter plaatse van de lijn V-V van fig. 4.

25 Fig. 6 is een langsdoorsnede die op iets andere wijze de plaatsing van de koelplaten ten opzichte van elkaar toont en die is genomen door dat bereik van de opeenvolgende platen, dat in fig. 4 is aangeduid met de lijn VI-VI.

Fig. 7 toont een aanzicht op een toevoer- resp. afvoerbuis.

30 De in fig. 1 getoonde inrichting bestaat uit een aantal koelplaten, die in verticale vlakken evenwijdig aan elkaar zijn geplaatst en waarvan de eerste vijf zijn aangeduid met de cijfers 1 t/m 5. Deze koelplaten zijn identiek aan elkaar, d.w.z. dat hoogte en breedte gelijk zijn. De platen 1, 3 en 4 nemen in de inrichting in dwars- en hoogterichting 35 precies dezelfde plaats in. De platen 2, 4 en volgende, (niet getekend) zijn zowel zijdelings, d.w.z. naar rechts in fig. 1, alsook verticaal, d.w.z. naar beneden in fig. 1, verplaatst ten opzichte van de platen 1, 3 en 5.

Onder de platen bevindt zich een toevoerbuis 6 voor vloeibaar 40 koelmedium. Nabij de bovenhoeken bevinden zich afvoerbuizen 7 resp. 8 ___-*m . 8800504 5, 5 t* voor verdampt koelmedium.

Alle platen hebben aan de onderrand een verzamelbuis 9 en aan de bovenrand een verzamelbuis 10. De diameter van deze verzamelbuizen bedraagt ongeveer 1/5 van die van de toevoerbuis 6 resp. afvoerbuizen 7 5 en 8.

De verbinding tussen de toevoerbuis 6 en de verzamelbuizen 9 vindt plaats met rechte buisstukken 11 resp. 12, die zich bevinden in het midden van de onderrand van de koelplaten en verspringend op de toevoerbuis 6 zijn aangesloten.

10 De bovenste verzamelbuizen 10 zijn via elleboogvormige buisstukken 13 resp. 14 aangesloten op de afvoerbuizen 7 resp. 8, waarbij de omhooggerichte uiteinden van deze buisstukken 13 resp. 14 verspringend aansluiten op de aftoerbuizen 7 resp. 8.

Fig. 7 toont een aanzicht op een buis, die geschikt is om te kun-15 nen worden toegepast als toevoerbuis 6 resp. als afvoerbuis 7 of 8. Deze buis, die een diameter van bijvoorbeeld 10 cm kan hebben, is voorzien van aansluitpunten voor de buisstukken, welke aansluitpunten zijn aangeduid met 15 resp. 16, welke aansluitpunten verspringen ten opzichte van het middendeelvlak. Bij de toevoerbuis 6 bevinden zich deze aan de 20 bovenkant, bij de afvoerbuizen aan de onderkant.

In fig. 4 is een hoekgedeelte getoond van een enkele koelplaat, bijvoorbeeld plaat 1, met aan de bovenrand een verzamelbuis 10. De koelplaat bestaat uit twee dunne platen, die langs de verticale randen, zoals de rand 17, zijn verbonden hetzij door lassen van randen op elkaar 25 danwel door omvouwen en die verder verdeeld over het oppervlak de platen onderling verbindende lesplaatsen 18 hebben.

Fig. 6 geeft deze lasplaatsen 18 in doorsnede weer en laat verder zien, dat tussen de platen een doorstroomruimte 19 is gecreëerd. Tussen de bovenste laspunten resp. onderst laspunten bevinden zich spleetvor-30 mige verbindingen met de verzamelbuis 10 resp. 9.

Fig. 6 laat verder zien, dat de verzamelbuizen 10 ten opzichte van elkaar verspringen waardoor de platen ook nog dichter bij elkaar kunnen worden gebracht. Verder geeft fig. 6 met de lijn 20 aan het verloop van de bodem van een vloeistoftoevoerinrichting met uitstroomopening 21 35 resp. 22 vanwaaruit vloeistof kan terechtkomen op het buitenoppervlak van de verzamelbuizen 10 en vandaar langs de buitenwanden van de platen kan stromen.

In fig. 5 is nog een andere langsdoorsnede getoond met weglating van niet-relevante delen en deze figuur laat zien hoe de verzamelbuizen .8800504 Λ 6 t verzamelbuizen 9 resp. 10 met de buisstukken 11 en 12 verspringend aansluiten op de toevoerbuis 6 en met de elleboogvormige buisstukken 13 resp. 23 aansluiten op de bovenste afvoerbuis, zoals de buis 7.

Door het verspringend ten opzichte van elkaar plaatsen van de koelplaten en het verspringend aansluiten op toevoerbuis resp. afvoerbuizen is een compacte constructie mogelijk. De symmetrie van toevoer tot afvoer en de daarbij gebruikte buisstukken maakt het mogelijk de warmtespanningen in de hand te houden. Daardoor is het weer mogelijk de inrichting te ontwerpen met een kleiner volume voor het koelmedium.

.8SD0504

Claims

1. Koelinrichting of warmtepomp bestaande uit een aantal verticale holle koelplaten, die in vlakken evenwijdig aan elkaar zijn geplaatst en 5 die nabij de onderrand van de koelplaten zijn aangesloten op een toevoerbuis voor de toevoer van verdampbaar koelmedium aan het inwendige van de koelplaten, alsmede nabij hun bovenrand zijn aangesloten op een evenwijdig aan de toevoerbuis verlopende buis voor de afvoer van verdampt koelmedium en waarbij boven de bovenranden van de koelplaten 10 een bevloeiingsinrichting is aangebracht vanwaaruit de te koelen vloeistof in de vorm van een dunne film over de buitenoppervlakken van de koelplaten kan stromen en terecht kan komen in een zich onder de onderranden van de koelplaten bevindende verzamelbak, met het kenmerk, dat de toevoerbuis voor koelmedium zich in wezen midden onder de 15 onderranden van de koelplaten bevindt en door middel van verticale buisstukken op het inwendige van elke koelplaat is aangesloten, dat de afvoer voor verdampt koelmedium bestaat uit twee afvoerbuizen, een nabij elke bovenhoek van de koelplaten, dat de afvoerbuizen ter plaatse van de hoeken van de koelplaten met 20 deze zijn verbonden door elleboogvormige buisstukken, dat de elleboogvormige buisstukken verspringend ten opzichte van elkaar zijn aangesloten op de afvoerbuizen, dat de verticale buisstukken tussen toevoerbuis en onderkant van de koelplaten verspringend op de toevoerbuis zijn aangesloten, 25 een en ander zodanig, dat de verticale buisstukken en de elleboog vormige buisstukken behorende bij een koelplaat liggend tussen die van de voorgaande resp. volgende plaat.

2. Koelinrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de toe-30 voerbuis en de afvoerbuis in wezen gelijk aan elkaar zijn wat betreft hun diameter en wat betreft de aansluitpunten van de respectievelijke buisstukken.

3. Koelinrichting volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de 35 koelplaten identiek aan elkaar zijn en om en om zijdelings ten opzichte van elkaar zijn verplaatst.

4. Koelinrichting volgens conclusies 1, 2 of 3, met het kenmerk, dat de koelplaten identiek aan elkaar zijn en in verticale zin om en om 40 ten opzichte van elkaar zijn verplaatst. .6800504 Λ

5. Koelinrichting volgens conclusie 4, waarbij de koelplaten onder en/of boven verzamelkamers of -buizen hebben, met het kenmerk, dat deze verspringend tussen elkaar liggen.

6. Koelinrichting volgens een of meer der voorgaande conclusies, 5 met het kenmerk, dat de koelplaten bestaan uit twee dunne platen, die langs de verticale randen tot één geheel met elkaar zijn verbonden, bijvoorbeeld door lassen, die langs boven- en onderrand zijn verbonden met verzamelbuizen onder vorming van een doorgaande verbinding tussen het inwendige van de koelplaten en genoemde buizen en die gelijkmatig 10 verdeeld over het oppervlak van de twee platen onderling laspunten hebben, welke platen na het tot stand brengen van de verbindingen door middel van inwendige overdruk in de gebieden tussen de verbindingspunten uit elkaar zijn gedrukt. .8800504 .