DE3310236A1 - Refrigerant distributor for the evaporator of a refrigerator or heat pump - Google Patents
Refrigerant distributor for the evaporator of a refrigerator or heat pumpInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Kältemittel-Verteiler der imThe invention relates to a refrigerant distributor of the im
Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung.The preamble of claim 1 defined genus.
Verteiler dieser Art werden hauptsächlich in Verbindung mit sogenannten trockenen Verdampfern verwendet, die eine Mehrzahl von verhältnismäßig langen Kanälen aufweisen, in die das Kältemittel, z.B. Frigen, mit Hilfe eines Expansionsventils eingespritzt wird. Derartige Verteiler, die auch als Spinne bezeichnet werden, besitzen einen mit dem Ausgang des Expansionsventils verbundenen Einlaß abschnitt und mehrere von diesem ausgehende, spinnenförmig angeordnete Rohre, die an die Eintrittsöffnungen der Jeweils vorhandenen Kältemittel-Kanäle angeschlossen sind und das Kältemittel möglichst gleichförmig auf diese verteilen sollen. Die Spinnenform des Verteilers hat nicht nur eine aufwendige Fertigung, sondern auch einen großen Raumbedarf des Verteilers zur Folge. Außerdem können die Rohre beim Gebrauch aufgrund von Vibrationen rissig werden.Distributors of this type are mainly used in connection with so-called uses dry evaporators that have a plurality of relatively long channels in which the refrigerant, e.g. Frigen, is introduced with the help of an expansion valve is injected. Such distributors, which are also referred to as spiders, have a section connected to the outlet of the expansion valve inlet and several from this outgoing, spider-shaped arranged tubes, which at the inlet openings the respective existing refrigerant channels are connected and the refrigerant should be distributed as evenly as possible. The spider shape of the distributor not only has a complex production, but also a large space requirement of the The distributor. In addition, the pipes may be subject to vibration during use get cracked.
Es ist zwar auch bereits bekannt, Kältemittel-Verteiler in Form von Verteilerkästen vorzusehen, wie sie vor allem von der Kühlertechnik her bekannt sind (DE-OS 30 19 529).Although it is also already known, refrigerant distributors in the form of Provide distribution boxes, as they are mainly known from cooler technology are (DE-OS 30 19 529).
Solche Verteiler können jedoch allenfalls bei sogenannten überfluteten Verdampfern angewendet werden, die z.B. nach Art von Kreuzstrom-Wårmetauschern hergestellt sind und eine Vielzahl von vergleichsweise kurzen Kältemittel-Kanälen aufweisen, weil die Gleichförmigkeit der durch sie bewirkten Verteilung des Kältemittels zumindest bei ihrer Anwendung auf trockene Verdampfer völlig unzureichend ware.However, such distributors can only be used in so-called flooded areas Evaporators are used, which are made, for example, of the type of cross-flow heat exchangers and have a large number of comparatively short refrigerant channels, because the uniformity of the distribution of the refrigerant caused by them at least would be totally inadequate when applied to dry evaporators.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Verteiler der eingangs bezeichneten Gattung zu schaffen, der kompakt 9 raumsparend, insbesondere zum Anschluß an trockene Verdampfer geeignet und außerdem so ausgebildet ist, daß alle vorhandenen Sältemittel-Kanale auf einfache Weise gleichmäßig mit dem Kältemittel beschickt werden können.In contrast, the invention is based on the object of a distributor to create the aforementioned type, the compact 9 space-saving, in particular suitable for connection to dry evaporators and is also designed so that all existing refrigerant channels in a simple manner evenly with the refrigerant can be loaded.
Zur Lösung dieser Aufgabe sind die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen.To solve this problem are the characterizing features of the claim 1 provided.
Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, daß der Verteiler aus einem kleinen, kompakten Gerät besteht, das in raumsparender Weise direkt mit dem Verdampfergehäuse verschweißt oder verlötet werden kann und die Möglichkeit schafft, durch entsprechende Ausbildung der Längs- und Querbohrungen alle vorhandenen Kanäle gleichförmig mit dem Kltemittel zu versorgen.The invention has the advantage that the distributor consists of one consists of a small, compact device that directly connects to the evaporator housing in a space-saving manner can be welded or soldered and creates the possibility of using appropriate Formation of the longitudinal and transverse bores with all existing channels uniformly to supply the refrigerant.
Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further advantageous features of the invention emerge from the subclaims.
Die Erfindung wird nachfolgend in Verbindung mit der beiliegenden Zeichnung an Ausfuhrungsbeispielen näher erläutert.The invention is described below in connection with the accompanying Drawing explained in more detail using exemplary embodiments.
Es zeigen: Fig. 1 schematisch einen in den Kreislauf einer Wärmepumpe geschalteten Verdampfer; Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine bevorzugte AusfUhrungsform des erfindungsgemäßen Verteilers im montierten Zustand; Fig. 3 eine Draufsicht auf den die Querbohrungen aufweisenden Teil des Verteilers nach Fig. 2, und Fig. 4 bis 6 der Fig. 2 entsprechende Schnitte durch weitere Ausführungsformen des Verteilers.They show: FIG. 1 schematically a circuit in a heat pump switched evaporator; 2 shows a longitudinal section through a preferred embodiment of the distributor according to the invention in the assembled state; Fig. 3 is a plan view of the part of the distributor according to FIG. 2 and FIGS. 4 to 4 which has the transverse bores 6 sections corresponding to FIG. 2 through further embodiments of the distributor.
Fig. 1 zeigt einen trockenen Verdampfer 1 üblicher Bauart mit vier nebeneinander angeordneten Kältemittel-Kanälen 2, deren Ausgänge in eine Leitung 3 münden, die zu einem Verdichter 4 führt. Der Ausgang des Verdichters 4 ist mit dem Kältemittel-Eingang eines Kondensators 5 verbunden, an den ein im übrigen nicht näher dargestelltes Wårmeverteilungssystem 6 angeschlossen ist. Der Kältemittel-Ausgang des Kondensators 5 ist mit dem Eingang eines Expansionsventils 7 verbunden, dessen Ausgang an den Eingangsabschnitt eines Kältemittel-Verteilers 8 angeschlossen ist, der eine der Zahl der Kältemittel-Kanäle 2 entsprechende Anzahl von Ausgangsabschnitten aufweist, die mit 5e einem der Kältemittel-Kanäle 2 verbunden sind.Fig. 1 shows a dry evaporator 1 of conventional design with four refrigerant channels 2 arranged next to one another, the outputs of which into a line 3 open, which leads to a compressor 4. The output of the compressor 4 is with connected to the refrigerant inlet of a condenser 5 to which a otherwise not Heat distribution system 6 shown in more detail is connected. The refrigerant outlet of the capacitor 5 is connected to the input of an expansion valve 7, the Exit to the entrance section a refrigerant distributor 8 is connected, one of the number of refrigerant channels 2 corresponding number of output sections which are connected to one of the refrigerant channels 2 with 5e are.
Gemäß der bekannten Wirkungsweise eines derartigen Kältemittel-Kreislaufs verdampft das die Kanäle 2 durchströmende Kältemittel im Verdampfer 1 und entzieht dabei der Umgebung, z.B. der Außenluft oder einem Wärmeübertrager in Form einer Sole, die erforderliche Verdampfungswärme. Der Verdichter 4 saugt den Kältemitteldampf an und verdichtet diesen, wShrend der nachgeschaltete Kondensator 5 den verdichteten Kältemitteldampf kondensiert und Wärme an das Wärmeverteilungssystem abgibt. Das dadurch verflüssigte Kältemittel strömt anschließend unter teilweiser Verdampfung durch das Expansionsventil 7 zurück zum Verdampfer 1, um den Kreislauf erneut zu beginnen.According to the known mode of operation of such a refrigerant circuit evaporates the refrigerant flowing through the channels 2 in the evaporator 1 and withdraws it the environment, e.g. the outside air or a heat exchanger in the form of a Brine, the necessary heat of vaporization. The compressor 4 sucks in the refrigerant vapor and compresses it, while the downstream capacitor 5 compresses it Refrigerant vapor condenses and gives off heat to the heat distribution system. That The refrigerant liquefied as a result then flows with partial evaporation through the expansion valve 7 back to the evaporator 1 to re-close the circuit kick off.
Fig. 2 zeigt schematisch einen Verdampfer 10 mit einem beispielsweise rechteckigen oder quadratischen Gehäuse 11, in dem durch ebene Zwischenwände 12 nebeneinanderliegende Kammern 13 bzw. 14 abgetrennt sind, die abwechselnd von einem Kältemittel bzw. von einer Sole durchströmt werden. Wie nur im rechten Teil der Fig. 2 dargestellt ist, sind in die K temittel-Kammern 13 jeweils wellen- bzw. mäanderförmige Lamellen 15 oder 16, in die Sole-Kammern 14 dagegen von der KUhletechnik her bekannte Turbulatoren 17 eingesetzt.Fig. 2 shows schematically an evaporator 10 with an example rectangular or square housing 11, in which by flat partitions 12 adjacent chambers 13 and 14 are separated, alternating from one Refrigerant or brine flows through it. As only in the right part of the Fig. 2 is shown, are in the K temittel chambers 13 each wave-shaped or meander-shaped Lamellas 15 or 16, in the brine chambers 14, on the other hand, known from cooling technology Turbulators 17 are used.
Die Lamellen 15 bzw 16 unterteilen Jede Kammer 13 in eine Vielzahl von Kältemittel-Kanälen 18, die in Fig. 2 senkrecht zur Zeichenebene verlaufen und an ihren Enden derart miteinander 2n Verbindung stehen, daß das Kältemittel innerhalb irgendeiner Kammer 13 alle Kanäle 18 nacheinander mäanderförmig durchstrdmen kann. Die Turbulatoren 17 dienen dagegen dem Zweck, den Wärmeübergang von der die Kammern 14 durchströmenden Sole auf das die Kanäle 18 durchströmende Kältemittel zu verbessern.The lamellae 15 or 16 subdivide each chamber 13 into a plurality of refrigerant channels 18, which in Fig. 2 run perpendicular to the plane of the drawing and are at their ends with each other 2n connection that the refrigerant within any chamber 13 can flow through all channels 18 one after the other in a meandering shape. The turbulators 17, on the other hand, serve the purpose of transferring heat from the chambers 14 to improve the brine flowing through the channels 18 flowing through the refrigerant.
An den gegenüberliegenden Stirnseiten des Verdampfers 10 sind die Kammern 13 bzw. 14 durch Profile 19 bzw. 20 von quadratischem oder rechteckigem Querschnitt begrenzt, die gleichzeitig die Zwischenwände 42 auf Abstand halten und die stirnseitigen Enden der Kammern 13 bzw. 14 abdichten.On the opposite end faces of the evaporator 10 are the Chambers 13 and 14 by profiles 19 and 20 of square or rectangular Cross-section limited, which at the same time keep the partitions 42 at a distance and seal the front ends of the chambers 13 and 14, respectively.
Dabei sind die die Kältemittel-Kammern 13 an einer StIrnseite begrenzenden profile 49, z.B. die in Fig. 2 oben dargestellten Profile 19, an ihren seitlichen Enden mit je einer durchgehend Eintrittsöffnung 21 versehen, durch die das Kältemittel in die zugehörige Kammer 13 eintritt.The refrigerant chambers 13 are delimited on a face side profiles 49, e.g. the profiles 19 shown above in Fig. 2, on their lateral Ends each provided with a continuous inlet opening 21 through which the refrigerant enters the associated chamber 13.
Entsprechend sind die in Fig. 2 nicht dargestellten Profj e c1 er anderen Stirnseite mit Austrittsöffnungen und die Ein- und Auslässe der Sole-Kammern 14 mit Sammelkästen für die Sole versehen. Die Eintrittsöffnungen 21 liegen dabei nebeneinander auf einer geraden Linie.Correspondingly, the profiles not shown in FIG. 2 are c1 er other end face with outlet openings and the inlets and outlets of the brine chambers 14 provided with collecting tanks for the brine. The inlet openings 21 are thereby side by side in a straight line.
Zur Verteilung des vom Expansionsventil 7 her zuströmenden K@ltemittels auf die verschiedenen Kammern 13 ist erfindungsgemäß ß ein Verteilerkopf 22 vorgesehen, der wie der Verdampfer 10 aus Aluminiumteilen zusammengesetzt und bei 2 tnit diesem verlötet oder vers chweißt sein kann. Der Verteilerkopf 22 enthält ene durch eine Längsbohrung 24 gebildete, von einer umlaufenden Wand 25 begrenzte Kammer 26, die einen Einlaßabschnitt für das Kältemittel darstellt und zur einen vorgeschalteten Ringabschnitt 27, der beispielsweise mit einem Innengewinde zum Anschluß an eine Schlauchleitung versehen ist, mit dem Expansionsventil 7 verbunden werden kann. Die Wand 25 ist von senkrecht zur Längsbohrung 24 verlaufenden, auf einer Linie nebeneinander liegenden Querbohrungen 28 durchsetzt, deren Abstunde den Abständen der Eintrittsöffnungen 21 des Verdampfers 10 entsprechen und die Auslaßabschnitte darstellen, durch die das in die Kammer 26 eintretende Kältemittel den Verteilerkopf 22 wieder verlassen kann. ln dem aus Fig. 2 ersichtlichen montierten Zustand des Verteilerkopfs 22 verläuft Je eine Querbohrung 28 koaxial mit Je einer Eintrittsöffnung 21 Entsprechend Fig. 2 ist die Längsbohrung 24 als Blindbohrung ausgebildet, so daß sich das am Ringabschnitt 27 zugeführte Kältemittel am gegenüberliegenden Ende der Kammer 26 staut und durch die Querbohrungen 28 In äe eine zugeordnete Eintrittsöffnung 21 bzw. Kammer 13 verteilen muß Damit das Kältemittel dabe gleichmäßig auf alle Kammern 13 verteilt wird, können den Querbohrungen 28 - in Richtung der Längsbohrung 24 vom Ringabschnitt 27 bis zu deren Ende betrachtet - abnehmende Querschnitte gegeben werden (Fig. 4).For distributing the refrigerant flowing in from the expansion valve 7 According to the invention, a distributor head 22 is provided on the various chambers 13, which like the evaporator 10 is composed of aluminum parts and 2 with this can be soldered or welded. The header 22 includes ene by one Longitudinal bore 24 formed, bounded by a circumferential wall 25 chamber 26 which represents an inlet section for the refrigerant and, on the one hand, upstream Ring portion 27, for example with an internal thread for connection to a Hose line is provided with which expansion valve 7 can be connected. The wall 25 is perpendicular to the longitudinal bore 24, on a line adjacent transverse bores 28 penetrated, the intervals of which the distances correspond to the inlet openings 21 of the evaporator 10 and the outlet sections represent, through which the refrigerant entering the chamber 26, the distributor head 22 can leave again. In the assembled state of the shown in FIG Distributor head 22 each has a transverse bore 28 coaxially with an inlet opening 21 According to FIG. 2, the longitudinal bore 24 is a blind bore formed so that the refrigerant supplied to the ring portion 27 on the opposite The end of the chamber 26 accumulates and through the transverse bores 28 in ae an associated inlet opening 21 or chamber 13 must be distributed so that the refrigerant dabe evenly to all Chambers 13 is distributed, the transverse bores 28 - in the direction of the longitudinal bore 24 viewed from the ring section 27 to its end - given decreasing cross-sections (Fig. 4).
Hierdurch kann erreicht werden, daß der Durchsatz durch nede Querbohrung 28 trotz allmählicher Abnahme des Staudruckes in der rammer 26 im wesentlichen gleich ist.In this way it can be achieved that the throughput through each transverse bore 28 in spite of a gradual decrease in the back pressure in the rammer 26 essentially the same is.
Gemäß Fig. 5 ist es weiterhin möglich, die Dosierung über die Länge der Querbohrungen 28 zu steuern. Werden die Querbohrungen 28 beispielsweise in der aus Fig. 5 ersichtlichen Weise von außen her derart mit Ansenkungen 29 bzw. Querschnittsverbreiterungen abnehmender Länge versehen, daß sie - in Richtung der Längsbohrung 24 betrachtet - eine zunehmende Länge erhalten, die in der Nähe des Ringabschnitts 27 am kleinsten und am Ende der Längsbohrung 24 am größten ist, dann können die die Querbohrungen 28 durchströmenden Mengen an Kältemittel trotz des zunehmenden Staudrucks im wesentlichen gleichgemacht werden.According to FIG. 5, it is still possible to dose over the length the cross bores 28 to control. If the transverse bores 28, for example, in the from Fig. 5 visible manner from the outside in such a way with countersinks 29 or cross-sectional widenings provided with decreasing length that it - viewed in the direction of the longitudinal bore 24 Obtain an increasing length, which is smallest in the vicinity of the ring section 27 and at the end of the longitudinal bore 24 is largest, then the transverse bores 28 amounts of refrigerant flowing through essentially despite the increasing dynamic pressure be made equal.
Nach Fig. 6 kann eine in Richtung der Längsbohrung zunehmende Länge der Querbohrungen 28 auch dadurch realisiert werden, daß anstatt einer zylindrischen eine keilförmige oder konische Längsbohrung 30 vorgesehen wird, die nahe dem Ringabschnitt 27 ihren größten Querschnitt besitzt. Hierdurch verringert sich auch der Arbeitsaufwand gegenüber den Ausführungsformen nach Fig. 5 und 6, da die Querbohrungen 2P mit demselben Werkzeug gebohrt werden und die Ansenkungen 29 weggelassen werden können.According to FIG. 6, an increasing length in the direction of the longitudinal bore can be used the transverse bores 28 can also be realized in that instead of a cylindrical a wedge-shaped or conical longitudinal bore 30 is provided, which is close to the ring portion 27 has its largest cross-section. This also reduces the amount of work compared to the embodiments according to FIGS. 5 and 6, since the cross bores 2P with the same Tool can be drilled and the countersinks 29 can be omitted.
Aus fertigungstechnischen Gründen kann die keilförmige oder konische Längsbohrung 30, die schwierig herzustellen ist, durch eine Längsbohrung angenähert werden, die aus mehreren, vorzugsweise zylindrischen Abschnitten 31 bis 33 mit in Strömungsrichtung stufenförmig kleiner werdenden Querschnitten besteht. Dies ist in Fig. 2 dargestellt, wonach ein erster, an den Ringabschnitt 27 grenzender Abschnitt 31 den größten Querschnitt, ein zweiter Abschnitt 32 einen mittleren Querschnitt und ein dritter, das Ende der Längsbohrung bildender Abschnitt 33 den kleinsten Querschnitt aufweist.For manufacturing reasons, the wedge-shaped or conical Longitudinal bore 30, which is difficult to manufacture, approximated by a longitudinal bore are made up of several, preferably cylindrical sections 31 to 33 with in Direction of flow consists of gradually decreasing cross-sections. This is shown in Fig. 2, after which a first, on the ring portion 27 adjacent section 31 the largest cross-section, a second section 32 a medium cross-section and a third section 33, which forms the end of the longitudinal bore, is the smallest Has cross section.
Bei allen beschriebenen Ausführungsformen kann durch individuelle Bearbeitung der Querbohrungen 28 eine Feinabstimmung vorgenommen werden, um einen gleichmäßigen Durchsatz an Kältemittel durch all Querbohrungen 28 und damit auch alle Kammern 13 zu erhalten.In all of the described embodiments, individual Machining of the transverse bores 28 can be fine-tuned to a uniform throughput of refrigerant through all cross bores 28 and thus also all chambers 13 to receive.
Aus strömungstechnischen Grinden wäre es ideal, wenn der Durchsatz an Kältemittel durch alle Kammern 13 des Verdampfers 10 gleich groß wäre. Dies ist jedoch nicht sichergestellt, da die aus den T Lamellen 45 und 16 oder auch aus Rohrleitungen gebildeten Kanäle 18 unterschiedliche Strömungswiderstände aufweisen können. Dies hat zur Folge, daß der Strömungswiderstand Jeder Kammer 13 auf den Kältemitteldurchsatz durch die zugehörige Querbohrung 28 rückwirkt und damit auch die Strömungsverhältnisse In der Kammer 26 des Verteilerkopfs 22 beeinflußt. Um derartige Rückwirkungen zu vermeiden, münden die Austrittsseiten aller Querbohrungen 28 vorzugsweise in einer Längsnut 34 des Verteilerkopfs 22 (Fig , die die Eintrittsöffnungen 21 von den Querbohrungen 2P> abkoppelt und einen Druckausgleich ermöglicht.For fluidic reasons, it would be ideal if the throughput of refrigerant through all chambers 13 of the evaporator 10 would be the same. This is however, this is not guaranteed, since the T slats 45 and 16 or also from pipelines channels 18 formed can have different flow resistances. this has the consequence that the flow resistance of each chamber 13 on the refrigerant flow rate through the associated transverse bore 28 acts back and thus also the flow conditions In the chamber 26 of the distributor head 22 influenced. To such repercussions too avoid, the exit sides of all transverse bores 28 preferably open into one Longitudinal groove 34 of the distributor head 22 (FIG., Which shows the inlet openings 21 from the transverse bores 2P> decouples and enables pressure equalization.
Die L.ngsnut 34 schafft somit definierte Verhältnisse zwischen den Anfängen und Enden aller vorhandenen Querbohrungen 28 und macht dadurch weitgehend solche Rückwirkungen auf die Strömungsverhältnisse in der Längsbohrung 24 unmöglich, die von unterschtedlichen Strömungswiderständen innerhalb der Kammern 13 verursacht sein könnten.The L.ngsnut 34 thus creates defined relationships between the Beginnings and ends of all existing transverse bores 28 and thereby largely makes such repercussions on the flow conditions in the longitudinal bore 24 are impossible, those of different flow resistances within the Chambers 13 could be caused.
Gemäß Fig. 2 kann zusätzlich oder alternativ eine der Längsnut 34 entsprechende Nut 35 vorgesehen sein, die In der Außenwand des Gehäuses 11 des Verdampfers 10 ausgebildet ist und die Eintrittsenden der Eintrittsöffnungen 21 miteinander verbindet.According to FIG. 2, one of the longitudinal grooves 34 corresponding groove 35 may be provided in the outer wall of the housing 11 of the evaporator 10 is formed and the inlet ends of the inlet openings 21 with one another connects.
Claims (8)
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Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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ID=6194209
Family Applications (1)
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