DE2252732C2 - Kältemittelverdampfer - Google Patents

Description

3-1

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kältemittelverdampfer gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein derartiger Kältemittelverda~>pfer ist aus der US-PS 29 63 779 bekannt. Dort ist der Verdampfer mit Kaiiemiüelfühfen versehen, welche mehrere Stiftrippen besitzen, die sich von der Rohrwand nach außen erstrekken. Bei der Herstellung von Verdampfern aus solchen mit Rippen versehenen Rohren wurde das Rohr in Spulenform gebracht oder gebogen, um eine Verdampferstruktur zu bilden, in der die Rippen eine radial äußere Oberfläche des fertigen Verdampfers bilden.

Im Vergleich zu den älteren bekannten Verdampfern mit einer Platte auf dem Rohr, bei denen die Luftdurchlässe durch den Verdampfer durch die freien Räume zwischen den plattenähnlichen Rippen gebildet sind, kann bei Verdampfereinheiten, bei denen die Rippen für einen ersten Kontakt mit dem zu kühlenden Luftstrom im wesentlichen frei liegen, um einen guten Wärmeaustausch herbeizuführen, die Eisbildungstoleranz niedrig liegen, weil für das richtige Anordnen des Rohrs und die Rippenflächen nicht genügend Raum in der Verdampferkammer vorhanden ist. Insbesondere werden die vorderen oder stromaufwärtigen Rippen bei solchen Verdampfereinrichtungen recht schnell überbrückt durch kondensierte und gefrorene Feuchtigkeit aus der gekühlten Luft, wodurch sich eine wesentliche Verminderung der Wärmeübertragungsgeschwindigkeit und in vielen Fällen eine ernsthafte Störung des Luftstromes durch den Verdampfer ergibt.

Ein weiterer Nachteil auf diese Weise mit Rippen versehener Verdampfer, bei denen sich Rippen von dem Kältemittelrohr radial nach außen erstrecken, besteht darin, daß die Rippen an den äußeren Oberflächen von Biegestellen die Steifigkeit dieses Rohrteils erhöhen und während des Biegevorgangs reißen können, wenn das Rohr scharf genug abgebogen wird, um eine gewünschte Rohrmenge in einem vorgegebenen Raumvolumen

unterzubringen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Kältemittelverdampfer der eingangs genannten Gattung derart auszugestalten, daß beim Bereifen des Verdampfers das Zusammenwachsen der Eisschichten auf den bekannten Stiftrippen erschwert wird.

DteSe Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteränsprüchen gekennzeichnet.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch die nach innen gerichteten Stiftrippen hinsichtlich der Eisbildung eine besondere Wirkung erzielt wird, da vorwiegend die der Luftströmung abgewandten Teile des Verdampferrohres mk Eisschichten beaufschlagt werden. Damit kann gegenüber dem aus der US-PS 29 63 779 bekannten Verdampfer die Betriebszeit zwischen den Abtauvorgängen verlängert werden. Ferner treten auch geringere Druckverluste bei der Luftströmung auf, da sich die Eisschichten in größerer Entfernung zur Rohrachse aufbauen. Somit wird durch den erfindungsgemäßen Aufbau eine gleichförmige Strömung der zu kühlenden Luft über die Verdampferwendeln nicht durch vereiste Rippen behindert. Dabei sorgen die Stiftrippen einerseits für eine große Oberfläche, die den Wärmeaustausch gegenüber einem glatten Verdampferrohr nahezu verdoppelt, andererseits stören aber auch sie aufgrund ihrer Anordnung radial innen von der Verdampferwendel nicht die Luft-.trömung, selbst wenn sie vereist sein sollten. Hierbei ist von besonderem Vorteil, daß die Luftströmung quer zur Wendelachse geleitet wird, wodurch die zu kühlende Luft gleichmäßig auf die Wendeln verteilt wird. Dadurch kann vorteilhafterweise ein Radialgebläse und/ oder Radial-Heizeinrichtungen verwendet werden. Der Verdampfer gemäß der Erfindung kann somit trotz seiner niedrigen Eisbildungstoleranz raumsparend eingebaut, kostengünstig gefertigt und mit gutem Wirkungsgrad betrieben werden. Ferner ist tr einfach zu handhaben und unempfindlich gegen Beschädigungen, da seine Außenflächen ziemlich glatt sind.

Die Erfindung wird nun anhand der folgenden Beschreibung und Zeichnung von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

F i g. 1 zeigt eine vertikale Seitenansicht durch einen Teil einer Gefriereinrichtung mit einem Kältemittelverdampfer gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.

F i g. 2 ist ein horizontaler Schnitt längs der Linie 2-2 in F i g. 1.

F i g. 3 zeigt einen vergrößerten Teil des Verdampferiohres und des Rippenaufbaus.

F i g. 4 ist eine Schnittansicht benachbarter Wendeln des Verdampfers.

F i g. 5 ist eine Schnittansicht des mit Stiftrippen versehenen Rohrteils.

F i g. 1 zeigt eine Kühleinrichtung, welche eine obere Kammer oder ein Fach 1 für Temperaturen unter dem Gefrierpunkt oder am Gefrierpunkt und ein unteres Fach für die Lagerung frischer Nahrungsmitte! oder für Temperaturen oberhalb des Gefrierpunktes aufweist. Beide Kammern sind durch eine isolierte Trennwand 3 voneinander getrennt, die obere und untere Wände 4 und 5 und gegenüberstehende Seitenwände 7 (F i g. 2) aufweist, welche eine Verdampferkammer 6 bilden.

Um diese beiden Speicher- oder Kühlkammern mit Hilfe eines in der Verdampferkammer 6 enthaltenen Verdampfers auf den erwünschten Betriebstemperatu-

ren zu halten, ist ein Gebläse 8 vorgesehen. Dieses zieht die Luft aus beiden Speicherkammern durch die Kanäle 9 und 10 in der Trennwand 3 an dem vorderen oder Einlaßende der Verdampferkammer und führt beiden Kammern gekühlte Luft durch die Kanäle 11 und 12 an dem rückwärtigen oder Auslaßende der Verdampferkammer 6 zu.

Der Verdampfer 14 gemäß dem beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist quer zur Verdampferkammer 6 angeordnet Eine Rohrschlange 15, welche die Leitung für das Kältemittel bildet, ist so gewickelt, daß sie im wesentlichen wendelförmig ist und benachbarte Windungen 16 zur Bildung einer offenen Wendel einen Abstand untereinander besitzen. Es steht eine vergrößerte Wärmeübergangsfläche zur Übertragung von Wärme aus einem über den Verdampfer geführten Luftstrom an das durch die Rohrschlange 15 strömende Kältemittel zur Verfügung. Auf dieser Fläche sind viele Stiftrippen 17 angeordnet, die sich von der Rohrschlange 15 allgemein radial nach innen erstrecken, so daß sich die gesamten Rippen im Innern des Bereiches oder Volumens befinden, weiches von den Windungen 16 umschlossen ist.

Die Stiftrippen 17 werden vorzugsweise dadurch im Abstand zueinander angebracht, daß die Rippen gemäß den F i g. 4 und 5 im Winkel in entgegengesetzten seitlichen Richtungen abgebogen werden. Dadurch werden zueinander versetzte Rippen in dem Strömungsweg der durch den Verdampfer strömenden Luft erhalten. Beispielsweise werden zwei benachbarte Rippen verschränkt zur Bildung eines Winkels von etwa 10° zueinander, und die beiden nächsten benachbarten Rippen werden auf einen größeren Winkel, beispielsweise 30°, verschränkt. Wie jedoch aus F i g. 4 ersichtlich ist, werden die Rippen nicht in einer solchen Weise gebogen oder über eine solche Entfernung seitlich versetzt, daß sie ir.it den Rippen an benachbarten Windungen oder Schlangen in Berührung kommen; sie lassen vielmehr einen Zwischenraum 18 zwischen benachbarten Schlangen oder Windungen und deren integralen Rippen frei.

Der Wärmetauscher wird vorzugsweise aus einem extrudierten Aluminiumrohr hergestellt, das einen einzigen in Längsrichtung verlaufenden Flansch besitzt. Dieser wird dann unter Verwendung irgendeiner geeigneten Einrichtung quer geschlitzt, um einen relativ schmalen Teil 19 des ursprünglichen Flansches neben der Rohroberfläche gemäß F i g. 3 stehen zu lassen. Die durch den Schlitzvorgang gebildeten Stiftrippen werden dann untereinander versetzt, und danach wird das Rohr zu einer Wendel geformt, bei der sich die Rippen radial nach innen erstrecken. Die fertige Wendel kann dann teilweise abgeplattet oder in eine elliptische Form gebracht werden gemäß der Darstellung in F i g. 1. Sowohl in der Kreisform als auch in der elliptischen Form enden die Rippen auf gegenüberliegenden Seiten der Wendel vor der Mittellinie oder Achse der Rohrschlange.

In der dargestellten Ausführungsform der Erfindung besitzt der Verdampfer 14 zwei gewendelte Teile, die parallel zueinander und quer zur Kammer 6 verlaufen. Ein Wendeiäbschnitt 20 ist teilweise gerade und so geformt, daß er die Verbindung zwischen den beiden Abschnitten an einer Seite des Verdampfers herstellt.

Aus F i g. 2 ist ersichtlich, daß die Luft, welche durch das Gebläse 8 in das vordere oder Einlaßende der Verdampferkammer S eingesaugt wird, seitlich oder quer zwischen den Verdampferwindungen 16 hindurchströmt, d. h. durch die Zwischenräume 18. Da die Stiftrippen 17 alle im Innern der Wendel angeordnet sind, kommt die Luft zunächst mit der Rohrschlange 15 in Berührung, an der sich dann etwa enthaitene Feuchtigkeit in Form eines Reifniederschlages zu sammeln beginnt Die durch die Zwischenräume 18 hindurchströmende Luft kommt dann in Wärmeaustauscherkontakt mit der inneren Rippenstruktur, welche teilweise in jeden dieser Zwischenräume 18 von den benachbarten Windungen 16 aus hineinragt, und dann trifft sie mehr oder weniger unmittelbar auf die Rippen 17, welche sich radial innen oder vorn vor einem rückwärtigen Teil der Rohrschlange 15 erstrecken. Durch diesen Verlauf der Luftströmung wird der Reif auf alle diese Oberflächen verteilt Sogar wenn eine beträchtliche Ansammlung von gefrorener Flüssigkeit vorhanden ist, welche dazu neigt, benachbarte Rippen zu überbrücken, dann findet diese Überbrückung vollständig im Innern des Rippenquerschnittes jeder einzelnen Windung statt Wenn die Reifansammlung die freien Räume zwischen den Rippen vollständig überbrückt, ist noch ein beträchtliches weiteres Frieren von Flüssigkeit erf/.derlich, bevor die freien Räume zwischen benachbarten Windungen quer zum Luftstrom überbrückt werden.

Der Verdampfer füllt bezüglich seiner seitlichen Abmessungen die Kammer 6 vorzugsweise vollständig aus. Mit anderen Worten sind die neben den Wänden 4 und 5 liegenden Teile der Rohroberflächen praktisch mit diesen Wänden in Berührung. Auf diese Weise wird die Unterbringung einer maximalen Länge der Rohrschlange im Innern des Volumens der Verdampferkammer und gleichzeitig eine vergrößerte Oberfläche gewährleistet. Dabei kann der Verdampfer auf einfache Weise bezüglich seiner Breite, Tiefe und Dicke in einem großen Bereich geändert werden durch Änderung der Zahl der Windungen, ihrer Größe, der Anzahl der Wendelreihen und der Größe der Abplattung der Wendeln.

Vorzugsweise wird der Verdampfer periodisch entfrostet durch Verwendung einer Strahlungsheizung. Eine solche Heizeinrichtung 22 ist allgemein in den F i g. 1 und 2 gezeigt und wird an einer Seite eines Rohrschlangenabschnittes oder, bei Verwendung von mehr als einei.t Rohrschlangenabschnitt, zwischen und parallel zu -den benachbarten Abschnitten angeordnet. Infolge des offenen Aufbaus der Rohrschlange wird die Wärme von einer auf diese Weise angebrachten Strahlungsheizung schnell alle Teile des Verdampfers auf die benötigte Tautemperatur erwärmen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Kältemittelverdampfer zum Kühlen von Luft mit einer wendelförmig gewickelten Rohrschlange, deren Windungen voneinander beabstandet und mit Stiftrippen versehen sind, welche sich in radialer Richtung zur Achse der Rohrschlange erstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Stiftrippen (17) etwa radial zur Achse der Rohrschlange (15) nach innen erstrecken, während die radial nach außen weisende Oberfläche der Rohrschlange (15) frei von Stiftrippen (17) ist, und daß die Rohrschlange (15) im wesentlichen senkrecht zu ihrer Achse von einem Luftstrom angeströmt wird.

2. Kältemittelverdampfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einige der Stiftrippen (17) jeweils einer Windung (16) nach entgegengesetzten Seiten verschränkt sind, wobei ihre Spitzen voneinander Abstand haben.

3. Kältemittelverdampfer nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß benachbarte Windungen (16) derart voneinander beabstandet sind, daß zwischen den Spitzen von Stiftrippen (17) benachbarter Windungen ein Zwischenraum (18) gebildet ist.