WO1996017213A1 - Evaporator for a compressor-type capillary cooling unit - Google Patents

Evaporator for a compressor-type capillary cooling unit Download PDF

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WO1996017213A1
WO1996017213A1 PCT/EP1995/004167 EP9504167W WO9617213A1 WO 1996017213 A1 WO1996017213 A1 WO 1996017213A1 EP 9504167 W EP9504167 W EP 9504167W WO 9617213 A1 WO9617213 A1 WO 9617213A1
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capillary
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PCT/EP1995/004167
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Dieter Bitter
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Krupp Vdm Gmbh
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    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B39/00Evaporators; Condensers
    • F25B39/02Evaporators
    • F25B39/022Evaporators with plate-like or laminated elements
    • F25B39/024Evaporators with plate-like or laminated elements with elements constructed in the shape of a hollow panel
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    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
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    • F25B41/30Expansion means; Dispositions thereof
    • F25B41/37Capillary tubes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F25B2400/00General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
    • F25B2400/05Compression system with heat exchange between particular parts of the system
    • F25B2400/052Compression system with heat exchange between particular parts of the system between the capillary tube and another part of the refrigeration cycle
    • 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
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    • F25B2400/05Compression system with heat exchange between particular parts of the system
    • F25B2400/054Compression system with heat exchange between particular parts of the system between the suction tube of the compressor and another part of the cycle

Definitions

  • the invention relates to an evaporator for a compressor cooling device made of at least two metal sheets that are firmly connected to one another in the form of welding or soldering, partial areas of the metal sheets being formed into channels to form a coolant channel that is meandering or running between the metal sheets in such a way that channels a sweat-preventing material which exactly depicts the later course of the coolant channel and which limits its area is applied to at least one of the metal sheets on the side facing the other metal sheet and then the two metal sheets by hot-rolled welding with stretching of the substrate and including the coolant inlet.
  • the evaporator using a dryer and / or e a condenser is connected to a compressor and a capillary line opening into an increasing and cross-section formed as an injector for the inlet of the coolant which is in the liquid phase and a line with a substantially larger cross section compared to the inlet line for the outlet of the in the vapor phase located coolant.
  • Such evaporators are regularly formed to form a cold room from correspondingly flat evaporator boards which, after the shaping and in the installed state, delimit one or more cold rooms of a cooling device on one side or enclose them on several sides and often also form the rear wall of such a cold room.
  • the shaping is usually carried out by compressed air, which is passed between the non-welded duct areas and deforms one or both of the welded blanks to form duct cross sections via the internal pressure which is produced there.
  • Such critical areas must therefore be arranged outside of the cold room and outside of the insulation surrounding the cold room in the future cooling devices.
  • connection point between the capillary supply line to the inlet of the coolant in the liquid phase and the evaporator is placed in areas outside the cooling space.
  • connection point is carried out by pressing in such a way that the capillary line is inserted into an already widened part of the meandering channel and provided on its outer circumference with adhesive / connecting means, after which the sub-channel of the evaporator now surrounding the capillary line is pressed with the capillary line in a pressing device .
  • the capillary tube still protrudes behind the compressed area into the part of the coolant channel that was originally present or even intentionally expanded and designed as an injector, so that the sudden and very strong expansion of the introduced coolant causes extremely strong cooling of the surroundings .
  • connection point or the part of the evaporator immediately adjacent to it and located in the area of strong cooling is placed outside the cooling room for safety reasons, considerable energy losses result from cooling outside the cooling room.
  • the invention therefore consists in that the capillary line to the inlet of the coolant which is in the liquid phase as a capillary channel which runs between the metal sheets and is formed and formed as the initial part of the meandering coolant channel and has any cross section which is hydraulically equivalent to the round cross section of a capillary line as part of the evaporator is trained.
  • the inlet-side coolant channel as a capillary channel with a cross-section that is hydraulically equivalent to the round cross-section of a capillary line
  • the cross-sectional jump in the coolant channel or the injector zone can be moved to any location in the evaporator board and thus to an area within the cooling space that is not critical with regard to energy losses .
  • connection of a capillary tube for example to the dryer or the condenser, is simplified in that the approximately identical cross sections of the capillary channel and the capillary tube result in soldering and onto the in the prior art, the usual pressing and squeezing of the two line elements can be completely dispensed with.
  • soldering of such approximately the same cross-sections also prevents an undesired expansion of the capillary line and thus the expansion of the cooling liquid in areas outside the cooling space and thus an early injector function.
  • a particularly advantageous embodiment results from the fact that the line to the outlet of the coolant in the vaporous phase is designed as an end part of the meandering coolant channel running between the metal sheets and runs parallel and in the immediate vicinity of the capillary channel on the inlet side above the injector.
  • the heat transfer takes place here in a particularly favorable manner in substantial orders of magnitude by heat conduction of the metal of the coolant channel and not, as in the prior art, essentially by heat transfer between boundary layers second interwoven lines.
  • a further advantageous embodiment results from the fact that the outlet, formed as the end part of the meandering coolant channel, of the coolant in the vaporous phase and the capillary channel are at least partially on a sheet metal flag formed as part of the metal sheets which are firmly connected to one another in the form of a weld or soldering are arranged.
  • Such a sheet metal flag can be easily bent after the manufacture of the evaporator and can be led into any area of the cooling device, so that an extremely simple adaptation to the respective shape of the cooling space is already specified during production.
  • the sheet metal flag is connected to the rest of the evaporator by means of individual short and thin webs, so that an evaporator board which is easy and easy to transport is to be produced first, and by simply tearing or kinking the sheet metal rods and bending the sheet metal flag according to the geometry of the refrigerator compartment adapted to the respective cooling devices easy manufacture and easy installation are guaranteed. Further advantages resulting from the simplification of the solder connection result if the connecting lines leading to the compressor and / or to the dryer or to the condenser are constructed by the evaporator as pipes made of a material which corresponds to the material of the evaporator.
  • the relatively sensitive capillary line is supported by the thicker and larger hot gas line between the evaporator and the compressor.
  • the connecting lines leading to the compressor and / or to the dryer or to the condenser have a swaged and / or widened end at least at the soldering point of the connection to the evaporator.
  • Fig. 1 shows an evaporator according to the invention with an inlet-side capillary channel, softer parallel to
  • Hot gas duct Fig. 2 runs an evaporator according to the invention in view and in supervision with a sheet metal tab bent over a large area;
  • Fig. 3 shows an evaporator according to Fig. 2, but with a sheet metal tab bent only briefly;
  • FIG. 1 shows an evaporator 1 according to the invention, in which the outlet-side hot gas channel 3 runs parallel to the formed capillary channel 2. Both channels are part of the meandering coolant channel 4 formed by the roll bond process.
  • the parallel guidance extends shortly before the injector 5, which is designed as an enlarging coolant channel, in which the liquid coolant is expanded and in which the strongest cooling effect occurs.
  • the two parallel hot gas and capillary channels run on a region of the evaporator 1 which is designed as a sheet metal lug 6 and which is connected to the evaporator via a web 7.
  • This web can be broken off or kinked as desired and after the evaporator has been installed in the cooling device, after which the metal flag 6 can be bent in any position and direction.
  • the pipes 8 and 9 essentially made of the same material as the evaporator, are connected for the hot gas and for the coolant supply.
  • the connections of approximately the same size between the lines and the evaporator channels are connected by the solder joints 10 and 11.
  • Fig. 2 shows the evaporator according to the invention in an enlarged view in one view and in one Supervision, the sheet metal flag 6 present here can be angled over a relatively large area. This results from the double folding of the sheet metal flag shown in the left partial image or from the sheet metal webs present at points 12 and 13, which can be bent as desired.
  • the injector is located here approximately at point 14 and thus in the cooling interior, while the sheet metal tab 6 which is bent for installation is far from the e.g. protrudes with a foam 15 insulated refrigerator and can be connected to the associated elements in any way.
  • FIG. 3 shows the evaporator already shown in FIG. 2, but only with a bent web 13 and the resultant far less bending of the sheet metal lug 6.
  • FIG. 4 shows an overview of the entire arrangement of a cooling device with an evaporator according to the invention.
  • the lines for the hot gas and the liquid coolant 8 and 9 are connected to the evaporator via the soldering points 10, 11, which are interwoven or entangled in the region 16 in order to achieve a further increased heat exchange.
  • the dryer 21, the condenser 22 and the connections for the condenser 18 are implemented via the soldering points 17, 19, 20, which results in a closed system which places all connection points outside the cooling space and reduces the energy losses to a minimum.

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Abstract

Proposed is an evaporator (1) for a compressor-type cooling unit with at least two metal sheets which are joined to each other, parts of the sheets forming a meander-shaped coolant channel. The evaporator (1) is connected, via a dryer (21) and/or a condensor (22), to a compressor (18). It has a capillary line (5) through which the cooland enters, as well as a coolant-outlet line. The capillary coolant-inlet line forms the initial part of the meander-shaped coolant channel.

Description

Verdampfer für ein Kompressorkühlgerät / KapillarkanalEvaporator for a compressor cooling device / capillary channel
Die Erfindung betrifft einen Verdampfer für ein Kompressorkühlgerät aus mindestens zwei miteinander metallisch fest in Form einer Verschweißung oder Verlötung miteinander verbundenen Metallblechen, wobei Teilbereiche der Metallbleche zur Bildung eines zwischen den Metallblechen mäanderför ig verlaufenden Kühlmittelkanales gleichmäßigen oder partiell veränderlichen Querschnittes dadurch zu Kanälen ausgeformt werden, daß ein den späteren Verlauf des Kühlmittelkanales exakt abbildendes und in der Fläche begrenzendes schweißhinderndes Material auf mindestens eines der Metallbleche auf der dem anderen Metallblech zugewandten Seite aufgebracht wird und danach die beiden Metallbleche durch in der Wärme erfolgende Walzverschweißung unter Streckung des Substrates und unter Einschluß des Kühlmitteleinlaß- und Kühlmittelauslaßquerschnittes verbunden und die Teilbereiche nachfolgend durch Innendruck beaufschlagt werden, wobei der Verdampfer über einen Trockner und / oder einen kondensator mit einem Kompressor verbunden ist und eine in einen sich vergrößernden und als Injektor ausgebildeten Kanalquerschnitt einmündende kapillare Leitung zum Einlaß des in flüssiger Phase sich befindenden Kühlmittels und eine mit im Vergleich zur Einlaßleitung wesentlich größerem Querschnitt ausgebildeten Leitung zum Auslaß des sich in der dampfförmigen Phase befindlichen Kühlmittels aufweist. Solche Verdampfer werden zur Bildung eines Kühlraumes regelmäßig aus entsprechend ebenen Verdampferplatinen geformt, die nach der Umformung und im Einbauzustand einen oder mehrere Kühlräume eines Kühlgerätes jeweils einseitig begrenzen oder mehrseitig umschließen und häufig auch die Rückwand eines solchen Kühlraumes bilden.The invention relates to an evaporator for a compressor cooling device made of at least two metal sheets that are firmly connected to one another in the form of welding or soldering, partial areas of the metal sheets being formed into channels to form a coolant channel that is meandering or running between the metal sheets in such a way that channels a sweat-preventing material which exactly depicts the later course of the coolant channel and which limits its area is applied to at least one of the metal sheets on the side facing the other metal sheet and then the two metal sheets by hot-rolled welding with stretching of the substrate and including the coolant inlet. and the coolant outlet cross-section and the sub-areas are subsequently acted upon by internal pressure, the evaporator using a dryer and / or e a condenser is connected to a compressor and a capillary line opening into an increasing and cross-section formed as an injector for the inlet of the coolant which is in the liquid phase and a line with a substantially larger cross section compared to the inlet line for the outlet of the in the vapor phase located coolant. Such evaporators are regularly formed to form a cold room from correspondingly flat evaporator boards which, after the shaping and in the installed state, delimit one or more cold rooms of a cooling device on one side or enclose them on several sides and often also form the rear wall of such a cold room.
Solche Verdampferplatinen und deren Herstellung nach dem sogenannten Rollbond-Verfahren sind in der DE-PS 15 52 044 beispielhaft dargestellt.Evaporator boards of this type and their production by the so-called rollbond process are exemplified in DE-PS 15 52 044.
Beim Rollbond-Verfahren, bei dem die beiden Lagen der Platine durch eine Walzverschweißung unter Streckung des Substrats miteinander verbunden werden, wird durch Trennschichten aus schweißhinderndem Material für den späteren Verlauf des Kühlmittelkanales bildende exakt begrenzte Flächen gesorgt. Diese Maßnahme ist beispielsweise in der DE-PS 19 20 424 beschrieben.In the roll bond process, in which the two layers of the circuit board are connected to one another by roll welding while stretching the substrate, separating layers made of sweat-preventing material ensure that the later course of the coolant channel forms exactly limited areas. This measure is described for example in DE-PS 19 20 424.
Die Ausformung erfolgt in der Regel durch Druckluft, welche zwischen die nicht verschweißten Kanalbereiche geleitet wird und über den dort entstehenden Innendruck eine oder beide zusammengeschweißten Platinen zur Bildung von Kanalquerschnitten verformt.The shaping is usually carried out by compressed air, which is passed between the non-welded duct areas and deforms one or both of the welded blanks to form duct cross sections via the internal pressure which is produced there.
Als Kühlmittel wurde in der Vergangenheit lediglich Kohlenwasserstoff (FCKW) benutzt, während heutige neuere Kühlsysteme in der Regel FCKW-freie Werkstoffe, wie z.B. Butan verwenden.In the past, only hydrocarbon (CFC) was used as the coolant, whereas today's newer cooling systems are usually CFC-free materials, e.g. Use butane.
Parallel zu der Verwendung neuer Kühlmittel sind heute weitere Sicherheitsvorschrif en im konstruktiven Bereich zu beachten, die im wesentlichen dahin gehen, daß kritische Stellen im Verdampferbereich, d.h. im wesentlichen Verbindungsstellen gleicher oder unterschiedlicher Werkstoffe, Preßstellen, Fügestellen oder stark gebogene und darum eventuell stark vorverformte und in ihrem Querschnitt verdünnte Bereiche, sich nicht mehr innerhalb des Kühlraumes befinden dürfen.In parallel to the use of new coolants, other safety regulations in the construction area must be observed today. which essentially mean that critical points in the evaporator area, ie essentially connection points of the same or different materials, pressing points, joints or strongly curved and therefore possibly strongly pre-deformed and thinned in cross-section, may no longer be located inside the cold room.
Solche kritischen Bereiche sind also bei den zukünftig herzustellenden Kühlgeräten außerhalb des Kühlraumes und außerhalb der den Kühlraum umgebenden Isolierung anzuordnen.Such critical areas must therefore be arranged outside of the cold room and outside of the insulation surrounding the cold room in the future cooling devices.
Dies stößt insbesondere dort auf Schwierigkeiten, wo die Anordnung solcher kritischen Bereiche außerhalb des Kühlraumes zu Kühlverlusten bzw. zu Energieverlusten führt.This is particularly difficult where the arrangement of such critical areas outside the cold room leads to cooling losses or energy losses.
Dies ist z.B. der Fall, wenn die Verbindungsstelle zwischen der kapillaren Zufuhrleitung zum Einlaß des in flüssiger Phase sich befindenden Kühlmittels und dem Verdampfer in Bereiche außerhalb des Kühlraumes gelegt wird.This is e.g. the case when the connection point between the capillary supply line to the inlet of the coolant in the liquid phase and the evaporator is placed in areas outside the cooling space.
Üblicherweise wird diese Verbindungsstelle durch eine Preßung dergestalt ausgeführt, daß die Kapillarleitung in einen bereits aufgeweiteten Teil des mäanderförmigen Kanales eingelegt und an ihrem Außenumfang mit Klebstoff / Verbindungsmittel versehen wird, wonach in einer Preßvorrichtung der die Kapillarleitung nun umgebende Teilkanal des Verdampfers mit der Kapillarleitung verpreßt wird.Usually this connection point is carried out by pressing in such a way that the capillary line is inserted into an already widened part of the meandering channel and provided on its outer circumference with adhesive / connecting means, after which the sub-channel of the evaporator now surrounding the capillary line is pressed with the capillary line in a pressing device .
Da es bei diesem Preßvorgang leicht zu Schädigungen des Kapillarrohres oder auch zum Abscheren oder mindestens zum Überdehnen von Teilbereichen des Kanalquerschnittes im Verdampfer kommen kann, handelt es sich hier um eine der kritischen Stellen, die notwendigerweise aus dem Kühlmittelinnenraumbereich heraus in den Außenbereich verlegt werden müssen.Since this pressing process can easily damage the capillary tube or even shear off or at least overstretch partial areas of the channel cross section in the evaporator, this is one of the critical points that must necessarily be relocated from the coolant interior to the exterior.
Das Kapillarrohr ragt jedoch bei diesem üblichen Herstellungsverfahren noch hinter dem verpreßten Bereich in den ursprünglich vorhandenen oder sogar absichtlich erweiterten und als Injektor ausgebildeten Teil des Kühlmittelkanales, so daß durch die hier stattfindende plötzliche und sehr starke Entspannung des eingeleiteten Kühlmittels eine extrem starke Kühlung des Umgebung stattfindet.In this customary manufacturing process, however, the capillary tube still protrudes behind the compressed area into the part of the coolant channel that was originally present or even intentionally expanded and designed as an injector, so that the sudden and very strong expansion of the introduced coolant causes extremely strong cooling of the surroundings .
Wird also die Verbindungsstelle oder der an sie unmittelbar anschließende und im Bereich starker Kühlung liegende Teil des Verdampfers aus Sicherheitsgründen außerhalb des Kühlraumes plaziert, so entstehen hier erhebliche Energieverluste durch eine Kühlung außerhalb des Kühlraumes.Therefore, if the connection point or the part of the evaporator immediately adjacent to it and located in the area of strong cooling is placed outside the cooling room for safety reasons, considerable energy losses result from cooling outside the cooling room.
Zur Vermeidung solcher Verluste wurde bereits versucht, die Verbindungsstelle zwischen Kapillarrohr und Verdampfer wieder näher an den Innenraum bzw. in den Innenraum zu legen und hier separat durch KunststoffUmhüllungen bzw. Sicherheitsräume zu schützen. Diese Versuche sind jedoch aus sicherheitstechnischen Erwägungen nur bedingt geeignet, hier eine Lösung zu finden bzw. die sicherheitstechnischen Aspekte mit den Vorstellungen über Niedrigenergie-Kühlsysteme zu korrelieren.In order to avoid such losses, attempts have already been made to place the connection point between the capillary tube and the evaporator closer to the interior or into the interior again and to protect them separately with plastic casings or security rooms. However, for safety reasons, these attempts are only suitable to a limited extent to find a solution here or to correlate the safety aspects with the ideas about low-energy cooling systems.
Für die Erfindung bestand daher die Aufgabe, insbesondere die kritischen Bereiche bei der Verbindung der Kapillarleitung mit dem Verdampfer so auszubilden, daß einerseits sicherheitstechnische Aspekte vollständig erfüllbar werden und die Verbindungsstellen außerhalb des Kühlraumes ausgebildet werden können und andererseits die Energieverluste so gering wie möglich zu halten, die Herstellung zu vereinfachen und die Unwägbarkeiten bei einer Preß- und / oder Lötverbindung zwischen einem Kapillarkanal und einem Kühlmittelkanal zu vermeiden. Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Hauptanspruches.For the invention, there was therefore the task, in particular, of designing the critical areas in the connection of the capillary line to the evaporator in such a way that, on the one hand, safety-related aspects can be completely fulfilled and the connection points are formed outside the cold room and on the other hand to keep the energy losses as low as possible, to simplify the production and to avoid the imponderables in a press and / or solder connection between a capillary channel and a coolant channel. This task is solved by the features of the main claim.
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen erfaßt.Further advantageous developments are covered in the subclaims.
Die Erfindung besteht demzufolge darin, daß die kapillare Leitung zum Einlaß des in flüssiger Phase sich befindenden Kühlmittels als zwischen den Metallblechen verlaufender und als Anfangsteil des mäanderförmig verlaufenden Kühlmittelkanales ausgebildeter und ausgeformter Kapillarkanal mit beliebigem und zum runden Querschnitt einer Kapillarleitung hydraulisch gleichwertigen Querschnitt als Teil des Verdampfers ausgebildet ist.The invention therefore consists in that the capillary line to the inlet of the coolant which is in the liquid phase as a capillary channel which runs between the metal sheets and is formed and formed as the initial part of the meandering coolant channel and has any cross section which is hydraulically equivalent to the round cross section of a capillary line as part of the evaporator is trained.
Durch eine solche Ausbildung des einlaufseitigen Kühlmittelkanals als Kapillarkanal mit einem zum runden Querschnitt einer Kapillarleitung hydraulisch gleichwertigen Querschnitt läßt sich der Querschnittsprung im Kühlmittelkanal bzw. die Injektorzone an eine beliebige Stelle in der Verdampferplatine und damit an einen in Bezug auf Energieverluste unkritischen Bereich innerhalb des Kühlraumes verlegen.By designing the inlet-side coolant channel as a capillary channel with a cross-section that is hydraulically equivalent to the round cross-section of a capillary line, the cross-sectional jump in the coolant channel or the injector zone can be moved to any location in the evaporator board and thus to an area within the cooling space that is not critical with regard to energy losses .
Gleichzeitig vereinfacht sich der Anschluß eines etwa zum Trockner oder zum Kondensator weiterführenden Kapillarröhres dadurch, daß durch die annähernd gleichen Querschnitte von Kapillarkanal und Kapillarrohr eine Lötung erfolgen und auf die im Stand der Technik übliche und bekannte Preßung und Verquetschung der beiden Leitungselemente vollständig verzichtet werden kann.At the same time, the connection of a capillary tube, for example to the dryer or the condenser, is simplified in that the approximately identical cross sections of the capillary channel and the capillary tube result in soldering and onto the in the prior art, the usual pressing and squeezing of the two line elements can be completely dispensed with.
Durch die Lötung solcher annähernd gleicher Querschnitte wird auch ein ungewolltes Erweitern der Kapillarleitung und damit die Entspannung der Kühlflüssigkeit in Bereichen außerhalb des Kühlraumes und somit eine vorgezogene Injektorfunktion verhindert.The soldering of such approximately the same cross-sections also prevents an undesired expansion of the capillary line and thus the expansion of the cooling liquid in areas outside the cooling space and thus an early injector function.
Eine solche Konstruktion trägt zum einen also dem gesteigerten Sicherheitsbewußtsein Rechnung und läßt gleichzeitig eine Minimierung von Energieverlusten zu.On the one hand, such a construction takes account of the heightened awareness of safety and, at the same time, minimizes energy losses.
Eine besonders vorteilhafte Ausbildung ergibt sich dadurch, daß die Leitung zum Auslaß sich in der dampfförmigen Phase befindlichen Kühlmittels als zwischen den Metallblechen verlaufender Endteil des mäanderförmig verlaufenden Kühlmittelkanales ausgebildet ist und einlaufseitig oberhalb des Injektors parallel und in unmittelbarer Nähe des Kapillarkanales verläuft.A particularly advantageous embodiment results from the fact that the line to the outlet of the coolant in the vaporous phase is designed as an end part of the meandering coolant channel running between the metal sheets and runs parallel and in the immediate vicinity of the capillary channel on the inlet side above the injector.
Hierdurch erreicht man auf einfachste Weise eine Wärmeübertragung von dem als "Heißgas" bezeichneten dampfförmigen Kühlmittel nahe dem Auslauf aus dem Verdampfer auf das sich noch in der flüssigen Phase und unter Hochdruck befindlichen Kühlmittel im Kapillarkanal.In this way, heat transfer from the vaporous coolant called "hot gas" near the outlet from the evaporator to the coolant still in the liquid phase and under high pressure in the capillary channel is achieved in the simplest way.
Die Wärmeübertragung erfolgt hier in besonders günstiger Weise in wesentlichen Größenordnungen durch Wärmeleitung des Metalles des Kühlmittelkanales und nicht etwa wie beim Stand der Technik im wesentlichen durch Wärmeübertragung zwischen Grenzschichten zweiter ineinander verwobener Leitungen.The heat transfer takes place here in a particularly favorable manner in substantial orders of magnitude by heat conduction of the metal of the coolant channel and not, as in the prior art, essentially by heat transfer between boundary layers second interwoven lines.
Durch diese Wärmeübertragung wird der Druck in der KühlmittelZuleitung weiter erhöht, so daß sich bei der Entspannung im Injektor eine weiter erhöhte Kühlleistung ergibt.As a result of this heat transfer, the pressure in the coolant supply line is increased further, so that there is a further increase in cooling capacity when the pressure is released in the injector.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung ergibt sich dadurch, daß der als Endteil des mäanderförmig verlaufenden Kühlmittelkanales ausgebildete Auslaß des sich in der dampfförmigen Phase befindlichen Kühlmittels und der Kapillarkanal mindestens teilweise auf einer als Teil der miteinander metallisch fest in Form einer Verschweißung oder Verlötung miteinander verbundenen Metallbleche ausgebildeten Blechfahne angeordnet sind.A further advantageous embodiment results from the fact that the outlet, formed as the end part of the meandering coolant channel, of the coolant in the vaporous phase and the capillary channel are at least partially on a sheet metal flag formed as part of the metal sheets which are firmly connected to one another in the form of a weld or soldering are arranged.
Eine solche Blechfahne läßt sich nach der Herstellung des Verdampfers leicht abbiegen und in jeden beliebigen Bereich des Kühlgerätes führen, so daß eine ausgesprochen einfache Anpassung auf die jeweilige Kühlraumform schon in der Herstellung vorgegeben wird.Such a sheet metal flag can be easily bent after the manufacture of the evaporator and can be led into any area of the cooling device, so that an extremely simple adaptation to the respective shape of the cooling space is already specified during production.
In einer weiteren vorteilhaften Ausbildung ist die Blechfahne über einzelne kurze und dünne Stege mit dem übrigen Verdampfer verbunden, so daß zunächst eine gut und einfach zu transportierende Verdampferplatine herzustellen ist und durch einfaches Abreißen oder Abknicken der Blechstäbe und das entsprechend der Kühlraumgeometrie nötige Abwinkein der Blechfahne eine auf die jeweiligen Kühlgeräte angepaßte leichte Herstellung und problemloser Einbau gewährleistet sind. Weitere und in der Vereinfachung der Lotverbindung begründete Vorteile ergeben sich, wenn die zum Kompressor und / oder zum Trockner oder zum Kondensator führenden Verbindungsleitungen vom Verdampfer als Rohrleitungen aus einem Material ausgebildet sind, welches dem Material des Verdampfers entspricht.In a further advantageous embodiment, the sheet metal flag is connected to the rest of the evaporator by means of individual short and thin webs, so that an evaporator board which is easy and easy to transport is to be produced first, and by simply tearing or kinking the sheet metal rods and bending the sheet metal flag according to the geometry of the refrigerator compartment adapted to the respective cooling devices easy manufacture and easy installation are guaranteed. Further advantages resulting from the simplification of the solder connection result if the connecting lines leading to the compressor and / or to the dryer or to the condenser are constructed by the evaporator as pipes made of a material which corresponds to the material of the evaporator.
Hierdurch werden bei der Verlötung keine Zwischenschalen oder Abstützringe nötig, wodurch das Lötverfahren als solches als Standardlötverfahren einfach durchzuführen ist . Vorteilhaft und sinnvoll in Bezug auf einen weiteren und verstärkten Wärmeaustausch zwischen Einlaufleitung und Auslaufleitung ist eine Ausbildung, bei der die zum Kompressor und / oder zum Trockner oder zum Kondensator führenden Verbindungsleitungen miteinander in Materialkontakt stehen bzw. miteinander verwoben sind.As a result, no intermediate shells or support rings are required during the soldering, as a result of which the soldering process as such is simple to carry out as a standard soldering process. An embodiment in which the connecting lines leading to the compressor and / or to the dryer or to the condenser are in material contact with one another or are interwoven with one another is advantageous and useful with regard to a further and increased heat exchange between the inlet line and outlet line.
Zusätzlich zu der weiter gesteigerten Wärmeübertragung ergibt sich hier eine AbStützung der relativ empfindlichen Kapillarleitung durch die dicker und größer ausgebildete Heißgasleitung zwischen Verdampfer und Kompressor.In addition to the further increased heat transfer, the relatively sensitive capillary line is supported by the thicker and larger hot gas line between the evaporator and the compressor.
Bei der bereits geschilderten einfachen Verlötung zweier annähernd querschnittsgleicher Rohrleitungen ist es vorteilhaft, daß die zum Kompressor und / oder zum Trockner oder zum Kondensator führenden Verbindungsleitungen mindestens an der Lötstelle des Anschlußes an den Verdampfer ein aufgestauchtes und / oder aufgeweitetes Ende aufweisen.With the simple soldering of two pipes of approximately the same cross section already described, it is advantageous that the connecting lines leading to the compressor and / or to the dryer or to the condenser have a swaged and / or widened end at least at the soldering point of the connection to the evaporator.
Dadurch ergibt sich eine Abstützfunktion der Lötstelle, ohne daß die Aufweitung oder das aufgestauchte Ende der jeweiligen Leitung als Aufweitung im Sinne eines Injektors wirkt. Unterstützt wird dies im wesentlichen durch die Ausbildung des auf der Blechfahne vorhandenen Kapillarkanales, der durch die Ausbildung eines dem runden Querschnitt einer Kapillarleitung hydraulisch gleichwertigen Querschnittes dem einströmenden in der flüssigen Phase befindlichen Kühlmittel einen solchen Strömungswiderstand entgegensetzt, daß eine Entspannung innerhalb der Lötverbindungsstellen nicht zu befürchten ist und kontrolliert erst am innerhalb der Verdampferplatine ausgebildeten Injektor auftritt.This results in a supporting function of the solder joint without the widening or the swaged end of the respective line acting as a widening in the sense of an injector. This is essentially supported by the formation of the capillary channel on the sheet metal lug, which, through the formation of a cross section which is hydraulically equivalent to the round cross section of a capillary line, opposes the inflowing coolant in the liquid phase such a flow resistance that relaxation within the soldered connection points is not to be feared is and only occurs in a controlled manner on the injector formed within the evaporator board.
Anhand eines Ausführungsbeispiels soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigenThe invention will be explained in more detail using an exemplary embodiment. Show it
Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Verdampfer mit einem einlaufseitigen Kapillarkanal, weichere parallel zumFig. 1 shows an evaporator according to the invention with an inlet-side capillary channel, softer parallel to
Heißgaskanal läuft Fig. 2 einen erfindungsgemäßen Verdampfer in der Ansicht und in der Aufsicht mit einer über einen großen Bereich abgeknickten Blechfahne Fig. 3 ein Verdampfer gemäß Fig. 2, jedoch mit einer lediglich kurz abgeknickten Blechfahne Fig. 4 ein Kühlsystem mit einem erfindungsgemäßenHot gas duct Fig. 2 runs an evaporator according to the invention in view and in supervision with a sheet metal tab bent over a large area; Fig. 3 shows an evaporator according to Fig. 2, but with a sheet metal tab bent only briefly;
Verdampfer.Evaporator.
Die Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Verdampfer 1, bei welchem parallel zum ausgeformten Kapillarkanal 2 der ablaufseitige Heißgaskanal 3 verläuft. Beide Kanäle sind Teile des durch das Rollbond-Verfahren ausgeformten mäanderförmigen Kühlmittelkanales 4.1 shows an evaporator 1 according to the invention, in which the outlet-side hot gas channel 3 runs parallel to the formed capillary channel 2. Both channels are part of the meandering coolant channel 4 formed by the roll bond process.
Im Bereich der Parallelführung des Heißgas- und des Kapillarkanales ergibt sich ein intensiver Wärmeaustausch - 1 0 -In the area of parallel routing of the hot gas and capillary channels, there is an intensive heat exchange - 1 0 -
zwischen dem abgeführten Kühlmittel in der dampfförmigen Phase und dem in flüssiger Phase zugeführten Kühlmittel.between the coolant discharged in the vapor phase and the coolant supplied in the liquid phase.
Die Parallelführung reicht bis kurz vor den als sich vergrößernder Kühlmittelkanal ausgebildeten Injektor 5, in welchem das flüssige Kühlmittel entspannt wird und in dem die stärkste Kühlwirkung einsetzt.The parallel guidance extends shortly before the injector 5, which is designed as an enlarging coolant channel, in which the liquid coolant is expanded and in which the strongest cooling effect occurs.
Teilweise laufen die beiden parallelen Heißgas- und Kapillarkanäle auf einem als Blechfahne 6 ausgebildeten Bereich des Verdampfers 1, welche über einen Steg 7 mit dem Verdampfer verbunden ist.In part, the two parallel hot gas and capillary channels run on a region of the evaporator 1 which is designed as a sheet metal lug 6 and which is connected to the evaporator via a web 7.
Dieser Steg kann nach Belieben und nach Einbaulage des Verdampfers im Kühlgerät abgebrochen bzw. abgeknickt werden, wonach die Blechfahne 6 in jede beliebige Stellung und Richtung gebogen werden kann. Am Ende der Blechfahne 6 sind die im wesentlichen aus zum Verdampfer gleichen Material ausgebildeten Rohrleitungen 8 und 9 für das Heißgas- bzw. für die Kühlmittelzufuhr angeschlossen. Die Verbindung der annähernd gleich groß ausgebildeten Anschlüsse zwischen Leitungen und Verdampferkanälen erfolgt durch die Lötstellen 10 und 11. Durch eine solche Anordnung des Injektors und der Anschlüsse gleichen Querschnitts wird unter anderem das im Stand der Technik häufig zu bemängelnde Einlaufgeräusch bei Einströmvorgängen durch das in einem Kühlmittelkanal eingepreßte Einlaufröhr verhindert. Dieses Geräusch entsteht durch eine unkontrollierte Anströmung an den Wänden, durch Rückstoßeffekte und durch ein Aufschaukeln einer Schwingung des oft freien Kapillarrohrendes.This web can be broken off or kinked as desired and after the evaporator has been installed in the cooling device, after which the metal flag 6 can be bent in any position and direction. At the end of the metal lug 6, the pipes 8 and 9, essentially made of the same material as the evaporator, are connected for the hot gas and for the coolant supply. The connections of approximately the same size between the lines and the evaporator channels are connected by the solder joints 10 and 11. Such an arrangement of the injector and the connections of the same cross-section, among other things, reduces the inlet noise that is often criticized in the prior art during inflow processes through the in a coolant channel Pressed inlet tube prevented. This noise is caused by an uncontrolled flow against the walls, by recoil effects and by an oscillation of a vibration of the often free capillary tube end.
Fig. 2 zeigt den erfindungsgemäßen Verdampfer in einer vergrößerten Darstellung in einer Ansicht und in einer Aufsicht, wobei die hier vorhandene Blechfahne 6 über einen relativ großen Bereich abgewinkelt werden kann. Dies resultiert aus der im linken Teilbild ersichtlichen Doppelfaltung der Blechfahne bzw. durch die an den Stellen 12 und 13 vorhandenen Blechstege, die nach Belieben abgeknickt werden können.Fig. 2 shows the evaporator according to the invention in an enlarged view in one view and in one Supervision, the sheet metal flag 6 present here can be angled over a relatively large area. This results from the double folding of the sheet metal flag shown in the left partial image or from the sheet metal webs present at points 12 and 13, which can be bent as desired.
Der Injektor befindet sich hier etwa an der Stelle 14 und damit im Kühlinnenraum, während die für den Einbau abgeknickte Blechfahne 6 weit aus dem z.B. mit einem Schaumstoff 15 isolierten Kühlraum hinausragt und in beliebiger Weise an die zugehörigen Elemente angebunden werden kann.The injector is located here approximately at point 14 and thus in the cooling interior, while the sheet metal tab 6 which is bent for installation is far from the e.g. protrudes with a foam 15 insulated refrigerator and can be connected to the associated elements in any way.
Fig. 3 zeigt den bereits in der Fig. 2 dargestellten Verdampfer, jedoch lediglich mit einem abgeknickten Steg 13 und der daraus resultierenden weitaus geringeren Abwinkelung der Blechfahne 6.FIG. 3 shows the evaporator already shown in FIG. 2, but only with a bent web 13 and the resultant far less bending of the sheet metal lug 6.
Die Vielfalt der Anwendungsmöglichkeiten wird hier dadurch besonders deutlich, daß durch beliebige Abwinkelbarkeit eine Anpassung an die Einbauorte der übrigen Kühlgerätekomponenten beliebig erfolgen kann.The variety of possible applications is particularly clear here, that an adaptation to the installation locations of the other cooling device components can be made at will by any angulation.
Fig. 4 zeigt die gesamte Anordnung eines Kühlgerätes mit einem erfindungsgemäßen Verdampfer noch einmal in der Übersicht. Man erkennt hier deutlich die an den Verdampfer 1 anschließende Blechfahne 6 sowie den Injektor 5, welcher in der Verdampferplatine angeordnet ist. Über die Lötstellen 10, 11 sind die Leitungen für das Heißgas und das flüssige Kühlmittel 8 und 9 an den Verdampfer angebunden, welche im Bereich 16 miteinander verwoben oder verwickelt sind, um einen weiter gesteigerten Wärmeaustausch zu erreichen. Über die Lötstellen 17, 19, 20 sind der Trockner 21, der Kondensator 22 als auch die Anschlüsse den Kondensator 18 ausgeführt, wodurch sich ein geschlossenes System ergibt, das sämtliche Verbindungsstellen außerhalb des Kühlraumes legt und die Energieverluste auf ein Minimum reduziert. 4 shows an overview of the entire arrangement of a cooling device with an evaporator according to the invention. The plate vane 6 adjoining the evaporator 1 and the injector 5, which is arranged in the evaporator board, can be clearly seen here. The lines for the hot gas and the liquid coolant 8 and 9 are connected to the evaporator via the soldering points 10, 11, which are interwoven or entangled in the region 16 in order to achieve a further increased heat exchange. The dryer 21, the condenser 22 and the connections for the condenser 18 are implemented via the soldering points 17, 19, 20, which results in a closed system which places all connection points outside the cooling space and reduces the energy losses to a minimum.

Claims

Patentansprüche: Claims:
1.Verdampfer für ein Kompressorkühlgerät aus mindestens zwei miteinander metallisch fest in Form einer Verschweißung oder Verlötung miteinander verbundenen Metallblechen, wobei Teilbereiche der Metallbleche zur Bildung eines zwischen den Metallblechen mäanderförmig verlaufenden Kühlmittelkanales gleichmäßigen oder partiell veränderlichen Querschnittes dadurch zu Kanälen ausgeformt werden, daß ein den späteren Verlauf des Kühlmittelkanales exakt abbildendes und in der Fläche begrenzendes schweißhinderndes Material auf mindestens eines der Metallbleche auf der dem anderen Metallblech zugewandten Seite aufgebracht wird und danach die beiden Metallbleche durch in der Wärme erfolgende Walzverschweißung unter Streckung des Substrates und unter Einschluß des Kühlmitteleinlaß- und Kühlmittelauslaßquerschnittes verbunden und die Teilbereiche nachfolgend durch Innendruck beaufschlagt werden, wobei der Verdampfer über einen Trockner und / oder einen Kondensator mit einem Kompressor verbunden ist und eine in einen sich vergrößernden und als Injektor ausgebildeten Kanalquerschnitt einmündende kapillare Leitung zum Einlaß des in flüssiger Phase sich befindenden Kühlmittels und eine mit im Vergleich zur Einlaßleitung wesentlich größerem Querschnitt ausgebildeten Leitung zum Auslaß des sich in der dampfförmigen Phase befindlichen Kühlmittels aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die kapillare Leitung zum Einlaß des in flüssiger Phase sich befindenden Kühlmittels als zwischen den Metallblechen verlaufender und als Anfangsteil des mäanderförmig verlaufenden Kühlmittelkanales ausgebildeter und ausgeformter Kapillarkanal mit beliebigem und zum runden Querschnitt einer Kapillarleitung hydraulisch gleichwertigen Querschnitt als Teil des Verdampfers ausgebildet ist.1. Evaporator for a compressor cooling device made of at least two metal sheets firmly connected to one another in the form of welding or soldering, partial areas of the metal sheets to form a meandering coolant channel running between the metal sheets in a uniform or partially variable cross-section by forming channels that a later The course of the coolant channel, which precisely depicts and limits the surface to prevent sweat, is applied to at least one of the metal sheets on the side facing the other metal sheet, and then the two metal sheets are joined by heat-welded rolling while stretching the substrate and including the coolant inlet and coolant outlet cross section and the sub-areas are subsequently acted upon by internal pressure, the evaporator being provided with a via a dryer and / or a condenser Compressor is connected and has a capillary line opening into an increasing channel cross section designed as an injector for the inlet of the coolant which is in the liquid phase and a line with a substantially larger cross section compared to the inlet line for the outlet of the coolant located in the vapor phase, characterized in that the capillary line to the inlet of the coolant in the liquid phase as between the metal sheets and as the initial part of the meandering coolant channel formed and shaped capillary channel with any cross section that is hydraulically equivalent to the round cross section of a capillary line is formed as part of the evaporator.
2. Verdampfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung zum Auslaß des sich in der dampfförmigen Phase befindlichen Kühlmittels als zwischen den Metallblechen verlaufender Endteil des mäanderförmig verlaufenden Kühlmittelkanales ausgebildet ist und einlaufseitig oberhalb des Injektors parallel und in unmittelbarer Nähe des Kapillarkanales verläuft.2. Evaporator according to claim 1, characterized in that the line to the outlet of the coolant in the vaporous phase is designed as an end part of the meandering coolant channel running between the metal sheets and runs parallel and in the immediate vicinity of the capillary channel above the injector.
3. Verdampfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der als Endteil des mäanderförmig verlaufenden Kühlmittelkanales ausgebildete Auslaß des sich in der dampfförmigen Phase befindlichen Kühlmittels und der Kapillarkanal mindestens teilweise auf einer als Teil der miteinander metallisch fest in Form einer Verschweißung oder Verlötung miteinander verbundenen Metallbleche ausgebildeten Blechfahne angeordnet sind.3. Evaporator according to claim 1 or 2, characterized in that the outlet formed as the end part of the meandering coolant channel of the coolant in the vaporous phase and the capillary channel are at least partially on one as part of the metal with each other in the form of a weld or soldering together connected metal sheets trained sheet metal flag are arranged.
4. Verdampfer nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Blechfahne abwinkelbar ausgebildet und aus dem Kühlinnenraum herausragend ausgebildet ist.4. Evaporator according to claim 1 to 3, characterized in that the sheet metal flag is designed to be angled and is designed to protrude from the cooling interior.
5. Verdampfer nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Blechfahne über schmale abreißbare Stege mit dem Verdampferkörper verbunden ist. 5. Evaporator according to claim 1 to 4, characterized in that the sheet metal flag is connected to the evaporator body via narrow tear-off webs.
6. Verdampfer nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Kompressor und / oder zum Trockner oder zum Kondensator führenden Verbindungsleitungen vom Verdampfer als Rohrleitungen aus einem Material ausgebildet sind, welches dem Material des Verdampfers entspricht.6. Evaporator according to claim 1 to 5, characterized in that the connecting lines leading to the compressor and / or to the dryer or to the condenser are formed by the evaporator as pipes made of a material which corresponds to the material of the evaporator.
7. Verdampfer nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Kompressor und / oder zum Trockner oder zum Kondensator führenden Verbindungsleitungen miteinander in Materialkontakt stehen.7. Evaporator according to claim 1 to 6, characterized in that the connecting lines leading to the compressor and / or to the dryer or to the condenser are in material contact with one another.
8. Verdampfer nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Kompressor und / oder zum Trockner oder zum Kondensator führenden Verbindungsleitungen miteinander verwoben sind.8. Evaporator according to claim 1 to 7, characterized in that the leading to the compressor and / or to the dryer or to the condenser connecting lines are interwoven.
9. Verdampfer nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Kompressor und / oder zum Trockner oder zum Kondensator führenden Verbindungsieitungen mit dem Verdampfer verlötet sind.9. Evaporator according to claim 1 to 8, characterized in that the connecting lines leading to the compressor and / or to the dryer or to the condenser are soldered to the evaporator.
10. Verdampfer nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Kompressor und / oder zum Trockner oder zum Kondensator führenden Verbindungsleitungen mindestens an der Lötstelle des Anschlusses an den Verdampfer ein aufgestauchtes und / oder aufgeweitetes Ende aufweisen. 10. Evaporator according to claim 1 to 9, characterized in that the connecting lines leading to the compressor and / or to the dryer or to the condenser have a swaged and / or widened end at least at the soldering point of the connection to the evaporator.
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