DE4301629A1 - Liq. evaporator with enhanced efficiency - Google Patents

Liq. evaporator with enhanced efficiency

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DE4301629A1 DE19934301629 DE4301629A DE4301629A1 DE 4301629 A1 DE4301629 A1 DE 4301629A1 DE 19934301629 DE19934301629 DE 19934301629 DE 4301629 A DE4301629 A DE 4301629A DE 4301629 A1 DE4301629 A1 DE 4301629A1
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Abstract

An evaporator consists of a block of shallow pipes made of profiled sheet metal (10, 10').The novelty is that a third flow passage (20) is integrated into the block by means of adjacent perforated indentations in the sheet metal.The third passage (20) is formed by triangular (19) indentations.

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher, insbesondere einen Verdampfer, mit einem Block mit Flachrohren, die aus jeweils zwei präge-profilierten Blechscheiben zusammengefügt sind, die zwischen sich einen U-förmigen Strömungsweg bilden und die im Bereich der Enden der Schenkel des U-förmigen Strömungsweges mit offenen Ausprägungen versehen sind, die an die entsprechen­ den Ausprägungen der Blechscheiben der benachbarten Flachrohre anschließen und im wesentlichen lotrecht zu den Blechscheiben verlaufende Sammelkanäle bilden.The invention relates to a heat exchanger, in particular one Evaporator, with a block of flat tubes, each made up of two embossed-profiled sheet metal disks are joined together form a U-shaped flow path between them and the in Area of the ends of the legs of the U-shaped flow path are provided with open characteristics that correspond to the the characteristics of the sheet metal washers of the neighboring flat tubes connect and essentially perpendicular to the sheet metal washers form running collecting channels.

Wärmetauscher der eingangs genannten Art (US-Patent 4 696 342), die als Scheibenkühler oder Scheibenverdampfer bezeichnet wer­ den, erlauben eine kostengünstige Herstellung. Bei der bekann­ ten Bauart werden Anschlußrohre an den beiden gegenüberliegen­ den Enden der Sammelkanäle angebracht.Heat exchanger of the type mentioned at the beginning (US Pat. No. 4,696,342), who are called disc coolers or evaporators , allow inexpensive production. With the known ten type will be opposite pipes on the two attached to the ends of the collecting channels.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetauscher der eingangs genannten Art zu verbessern.The invention has for its object a heat exchanger to improve the type mentioned.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Blechscheiben der Flachrohre im Bereich zwischen den beiden die Sammelkanäle bil­ denden Ausprägungen mit jeweils einer dritten, gegenüber dem U- förmigen Strömungsweg und den Sammelkanälen abgedichteten, an ihren Böden offenen Ausprägung versehen sind, die an entspre­ chenden Ausprägungen der benachbarten Flachrohre an liegen und einen dritten, parallel zu den Sammelkanälen verlaufenden Kanal bilden, der an seinem Ende mit einem der beiden Sammelkanäle verbunden ist.This object is achieved in that the metal disks Flat tubes in the area between the two bil the collecting channels endings with a third, opposite the U- shaped flow path and the collecting channels sealed  their floors are open, which correspond to appropriate characteristics of the adjacent flat tubes and a third channel running parallel to the collecting channels form that at its end with one of the two collection channels connected is.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung wird ohne zusätzlichen Kostenaufwand und ohne zusätzlichen Platzbedarf ein dritter Strömungskanal in den Wärmetauscher integriert, der insbesondere bei einer Anwendung als Verdampfer als Einspritzkanal ausge­ nutzt werden kann. Dadurch ist es möglich, beide Anschlußrohre auf einer Seite des Wärmetauschers anzubringen, so daß kein An­ schlußrohr quer vor oder hinter dem Wärmetauscher geführt wer­ den muß.The inventive design is without additional A third expense and without additional space Flow channel integrated into the heat exchanger, which in particular when used as an evaporator as an injection channel can be used. This makes it possible to connect both pipes to be installed on one side of the heat exchanger so that no on end pipe transversely in front of or behind the heat exchanger that must.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung des in der Zeichnung dargestell­ ten Ausführungsbeispiels und den Unteransprüchen.Further features and advantages of the invention result from the following description of the shown in the drawing th embodiment and the subclaims.

Fig. 1 zeigt eine Ansicht einer Blechscheibe eines erfindungs­ gemäßen Wärmetauschers und Fig. 1 shows a view of a sheet metal plate of a heat exchanger according to the Invention and

Fig. 2 einen Schnitt durch einen Wärmetauscher entlang der Linie II-II der Fig. 1 in größerem Maßstab. Fig. 2 shows a section through a heat exchanger along the line II-II of Fig. 1 on a larger scale.

Der erfindungsgemäße Wärmetauscher ist im Grundprinzip so auf­ gebaut, wie es durch das US-Patent 4 696 342 bekannt ist. Der Wärmetauscher besitzt einen Block aus einer Vielzahl von Flach­ rohren, zwischen denen Wellrippen angeordnet sind. Die Flach­ rohre sind jeweils aus zwei präge-profilierten Blechscheiben (10, 10′) zusammengefügt, die mit einer Lotplattierung versehen sind und die an einem umlaufenden Rand (11) dichtend miteinan­ der verlötet sind.The heat exchanger according to the invention is based on the basic principle as known from US Pat. No. 4,696,342. The heat exchanger has a block of a plurality of flat tubes, between which corrugated fins are arranged. The flat tubes are each composed of two embossed-profiled sheet metal disks ( 10 , 10 '), which are provided with solder plating and which are soldered to one another to form a circumferential edge ( 11 ).

An den umlaufenden Rand (11) schließt eine Mittelrippe (12) an, die jede Blechscheibe (10, 10′) und damit das daraus gebildete Flachrohr in einen U-förmigen Strömungsweg unterteilt. An den Enden des U-förmigen Strömungsweges schließen Sammelkanäle (13, 14) an. Im Bereich des U-förmigen Strömungsweges sind in der Art von "Inseln" ausgebildete Einprägungen (15) vorgesehen, die jeweils gegen die entsprechenden Einprägungen der zweiten Blechscheibe (10, 10′) anstoßen, mit der sie ein Flachrohr bil­ den. Diese Einprägungen (15) dienen als Strömungsschikanen, die eine möglichst turbulente Strömung bewirken.At the peripheral edge ( 11 ) is connected to a central rib ( 12 ) which divides each sheet metal disc ( 10 , 10 ') and thus the flat tube formed therefrom into a U-shaped flow path. Collection channels ( 13 , 14 ) adjoin the ends of the U-shaped flow path. In the area of the U-shaped flow path in the manner of "islands" formed impressions ( 15 ) are provided, each of which abuts against the corresponding impressions of the second sheet metal disc ( 10 , 10 ') with which they form a flat tube. These impressions ( 15 ) serve as flow baffles, which cause a flow that is as turbulent as possible.

Um die Sammelkanäle (13, 14) zu bilden, sind die Blechscheiben (10, 10′) mit Ausprägungen (16, 17) versehen, die nach außen gerichtet sind, während die Mittelrippe (12) und die Einprägun­ gen (15) nach innen gerichtet sind. Die Ausprägungen (16, 17) sind in ihrem Bodenbereich offen. Die Ausprägung (16) bildet dabei einen Durchzug (18), der einen Außendurchmesser aufweist, der etwa dem Durchmesser des mit einem Stanzloch versehenen Bodens der Ausprägung (17) entspricht. Wie insbesondere aus Fig. 2 zu ersehen ist, wird jeweils ein Flachrohr aus zwei identischen Blechscheiben (10, 10′) gebildet, die um 180° ver­ dreht aneinandergesetzt werden. Die Durchzüge (18) der Ausprä­ gungen (16) ragen dabei jeweils in das Stanzloch der Ausprägung (17). Die Ausprägungen (16, 17) der Blechscheiben (10, 10′) der benachbarten Flachrohre liegen dabei jeweils mit einem den Durchzug (18) und das Stanzloch der Ausprägung (17) umgebenden umlaufenden Rand aneinander, so daß in diesem Bereich ein dich­ tes Verlöten ermöglicht ist.In order to form the collecting channels ( 13 , 14 ), the sheet metal disks ( 10 , 10 ') are provided with features ( 16 , 17 ) which face outwards, while the central rib ( 12 ) and the impressions ( 15 ) are inward are directed. The forms ( 16 , 17 ) are open in their base area. The design ( 16 ) forms a passage ( 18 ) which has an outer diameter which corresponds approximately to the diameter of the bottom of the design ( 17 ) provided with a punched hole. As can be seen in particular from Fig. 2, in each case a flat tube is formed from two identical sheet metal disks ( 10 , 10 ') which are rotated by 180 ° ver. The passages ( 18 ) of the stampings ( 16 ) each protrude into the punched hole of the stamping ( 17 ). The forms ( 16 , 17 ) of the sheet metal disks ( 10 , 10 ') of the adjacent flat tubes are each with a passage ( 18 ) and the punched hole of the shape ( 17 ) surrounding peripheral edge, so that in this area a you tes soldering is possible.

Zwischen den Ausprägungen (16, 17) sind die Blechscheiben (10, 10′) mit einer weiteren Ausprägung (19) versehen, die die glei­ che Tiefe wie die Ausprägungen (16, 17) aufweisen. Die aneinan­ derliegenden Böden der Ausprägung (19) der Blechscheiben (10, 10′) sind mit Stanzlöchern versehen, so daß ein dritter Strö­ mungskanal (20) gebildet wird. Die Ausprägungen (19) und die Stanzlöcher liegen in der Längsmittelebene der Blechscheiben (10, 10′), so daß sie auch nach einer Verdrehung um 180° mit­ einander fluchten. Between the forms ( 16 , 17 ), the sheet metal discs ( 10 , 10 ') are provided with a further form ( 19 ) which have the same surface depth as the forms ( 16 , 17 ). The aneinan lying bottoms of the expression ( 19 ) of the sheet metal discs ( 10 , 10 ') are provided with punched holes, so that a third flow channel ( 20 ) is formed. The forms ( 19 ) and the punch holes are in the longitudinal center plane of the sheet metal discs ( 10 , 10 '), so that they are aligned with each other even after a rotation by 180 °.

Wie insbesondere aus Fig. 2 zu ersehen ist, besitzen die Aus­ prägungen (19) eine im wesentlichen dreieckförmige Grundfläche, die mit einem entsprechend dreieckförmigen umlaufenden Rand (21) umgeben ist. Dieser Rand (21) schließt mit einer Spitze an die Mittelrippe (12) an und geht mit zwei Schenkeln in den um­ laufenden Rand (11) über. Auf diese Weise wird erreicht, daß sowohl die etwa halbkreisförmigen Strömungskanäle (13, 14) von­ einander als auch von dem dritten Strömungskanal (20) strö­ mungsdicht abgetrennt sind.As can be seen in particular from Fig. 2, the embossings ( 19 ) have a substantially triangular base, which is surrounded by a corresponding triangular peripheral edge ( 21 ). This edge ( 21 ) adjoins the central rib ( 12 ) with a tip and merges with two legs into the edge ( 11 ) running around it. In this way it is achieved that both the approximately semicircular flow channels ( 13 , 14 ) from each other and from the third flow channel ( 20 ) are separated flow-tight.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist am Ende des Blockes jeweils nur ein "halbes" Flachrohr vorgesehen, d. h. nur eine Blechscheibe (10, 10′). Diese Blechscheiben (10, 10′) sind mit Abschlußblechscheiben (22, 23) abgedeckt, die ebenso wie die Blechscheiben (10, 10′) aus Aluminiumblech bestehen und mit einer Lotplattierung versehen sind. Die Abschlußblechscheibe (22) besitzt eine Anschlußöffnung (24) zu einem Sammelkanal, bei dem Ausführungsbeispiel zu dem Sammelkanal (14), und eine Anschlußöffnung (25) zu dem Zuführkanal (20). Es ist somit ohne weiteres möglich, den Zulauf und den Rücklauf an einem Ende des Wärmetauschers vorzusehen. Die Anschlußöffnungen (24, 25) sind als Durchzüge ausgebildet, d. h. mit einem umlaufenden Kragen versehen, an die Anschlußrohre (26, 27) angeschlossen sind.In the embodiment according to FIG. 2, only a "half" flat tube is provided at the end of the block, ie only one sheet metal disk ( 10 , 10 '). These sheet metal disks ( 10 , 10 ') are covered with end sheet metal disks ( 22 , 23 ) which, like the sheet metal disks ( 10 , 10 '), are made of aluminum sheet and are provided with solder plating. The end plate ( 22 ) has a connection opening ( 24 ) to a collecting duct, in the exemplary embodiment to the collecting duct ( 14 ), and a connection opening ( 25 ) to the feed duct ( 20 ). It is therefore easily possible to provide the inlet and the return at one end of the heat exchanger. The connection openings ( 24 , 25 ) are designed as passages, ie provided with a circumferential collar, to which connection pipes ( 26 , 27 ) are connected.

Die Abschlußscheibe (23) verschließt einen der Sammelkanäle (13) oder (14), bei dem Ausführungsbeispiel den Sammelkanal (13), während sie gleichzeitig eine Verbindung zwischen dem Zuführkanal (20) und dem zweiten Sammelkanal herstellt, bei dem Ausführungsbeispiel zu dem Sammelkanal (14). Die Abschlußschei­ ben (22, 23) können in der Kontur den Scheiben (10, 10′) ent­ sprechen.The end plate ( 23 ) closes one of the collecting channels ( 13 ) or ( 14 ), in the exemplary embodiment the collecting channel ( 13 ), while at the same time it creates a connection between the feed channel ( 20 ) and the second collecting channel, in the exemplary embodiment to the collecting channel ( 14 ). The final disc ben ( 22 , 23 ) can speak in the contour of the discs ( 10 , 10 ') ent.

Bei einer abgewandelten Ausführungsform wird vorgesehen, daß an beiden Enden des Wärmetauschers jeweils ein vollständiges Flachrohr aus den Blechscheiben (10, 10′) vorhanden ist. Die Abschlußscheiben überdecken dann nur den Bereich der Sammelkanäle (13, 14) und des mittleren Kanals (20). Sie stellen jedoch in analoger Weise auf einer Seite einen Zulaufanschluß für den Zuführkanal (20) und einen Rücklaufanschluß für einen der Sam­ melkanäle (13, 14) dar. Die gegenüberliegende Abschlußscheibe bildet entsprechend eine Verbindung zwischen dem Zuführkanal (20) und einem der Sammelkanäle (13, 14), während sie den ande­ ren Sammelkanal dichtend abschließt.In a modified embodiment it is provided that a complete flat tube from the sheet metal disks ( 10 , 10 ') is provided at both ends of the heat exchanger. The end disks then only cover the area of the collecting channels ( 13 , 14 ) and the middle channel ( 20 ). However, they represent in an analogous manner on one side an inlet connection for the feed channel ( 20 ) and a return connection for one of the collecting channels ( 13 , 14 ). The opposite end plate correspondingly forms a connection between the feeding channel ( 20 ) and one of the collecting channels ( 13 , 14 ) while sealing the other collecting duct.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine der mittleren Blechscheiben (10) als eine Umlenkscheibe ausge­ bildet, indem sie anstelle eines Durchzuges (18) eine geschlos­ sene Ausprägung (28) aufweist. Damit wird erreicht, daß das durch den Kanal (20) zugeführte (flüssige) Kältemittel zunächst in dem Abschnitt des Kanals (14) bis zur Umlenkscheibe über die Flachrohre verteilt wird, danach die Flachrohre dieses Ab­ schnittes durchströmt und (teilweise) verdampft, wonach es von dem Kanal (13) zum nächsten Abschnitt nach der Umlenkscheibe gelangt. In diesem Abschnitt durchströmt es - bei weiterem Ver­ dampfen - die weiteren Flachrohre und wird über den nach der Umlenkscheibe liegenden Abschnitt des Kanals (14) abgeführt. Selbstverständlich ist es möglich, auch mehrere Umlenkscheiben vorzusehen und dadurch den Wärmetauscher in mehrere Abschnitte zu unterteilen. Dabei wird zweckmäßig die Länge der Abschnitte so gewählt, daß sich der Strömungsquerschnitt an das Volumen des verdampfenden Kältemittels anpaßt, d. h. die Abschnitte in Strömungsrichtung länger werden.In the embodiment shown in FIG. 2, one of the middle sheet metal disks ( 10 ) is formed as a deflection disk by having a closed expression ( 28 ) instead of a swipe ( 18 ). This ensures that the (liquid) supplied through the channel ( 20 ) refrigerant is first distributed in the section of the channel ( 14 ) up to the deflection plate over the flat tubes, then flows through the flat tubes from this section and (partially) evaporates, after which it from the channel ( 13 ) to the next section after the deflection disc. In this section it flows - with further vaporization - through the further flat tubes and is discharged via the section of the channel ( 14 ) lying after the deflection disk. Of course, it is also possible to provide a plurality of deflection disks and thereby to divide the heat exchanger into several sections. The length of the sections is expediently chosen so that the flow cross section adapts to the volume of the evaporating refrigerant, ie the sections become longer in the direction of flow.

Claims (4)

1. Wärmetauscher, insbesondere Verdampfer, mit einem Block mit Flachrohren, die aus jeweils zwei prägeprofilierten Blech­ scheiben zusammengefügt sind, die zwischen sich einen U-förmi­ gen Strömungsweg bilden und die im Bereich der Enden der Schen­ kel des U-förmigen Strömungsweges mit offenen Ausprägungen ver­ sehen sind, die an entsprechende Ausprägungen der Blechscheiben der benachbarten Flachrohre anschließen und zwei im wesentli­ chen lotrecht zu den Blechscheiben verlaufende Sammelkanäle bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die Blechscheiben (10, 10′) im Bereich zwischen den beiden die Sammelkanäle (13, 14) bil­ denden Ausprägungen (16, 17) jeweils mit einer dritten, gegen­ über dem U-förmigen Strömungsweg und den Sammelkanälen abge­ dichteten, an ihrem Boden offenen Ausprägung (19) versehen sind, die an entsprechenden Ausprägungen der benachbarten Flachrohre anliegen und einen dritten, parallel zu den Sammel­ kanälen (13, 14) verlaufenden Kanal (20) bilden, der an seinem Ende mit einem der beiden Sammelkanäle (13 oder 14) verbunden ist.1. Heat exchanger, especially evaporator, with a block with flat tubes, which are assembled from two embossed sheet metal disks, which form a U-shaped flow path between them and which are in the region of the ends of the legs of the U-shaped flow path with open characteristics ver can be seen, which connect to corresponding designs of the sheet metal disks of the adjacent flat tubes and form two collecting ducts extending perpendicularly to the sheet metal disks, characterized in that the sheet metal disks ( 10 , 10 ') in the area between the two collecting ducts ( 13 , 14 ) forming versions ( 16 , 17 ) are each provided with a third version ( 19 ) which is sealed against the U-shaped flow path and the collecting channels and is open at its bottom and which bears against corresponding versions of the adjacent flat tubes and a third, channel ( 20 ) running parallel to the collecting channels ( 13 , 14 ) form, which is connected at its end to one of the two collecting channels ( 13 or 14 ). 2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den dritten Kanal (20) bildenden Ausprägungen (19) eine im wesentlichen dreieckförmige Grundfläche aufweisen.2. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the forms ( 19 ) forming the third channel ( 20 ) have a substantially triangular base. 3. Wärmetauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Spitze der im wesentlichen dreieckförmigen Grundfläche auf eine jedes Flachrohr in den U-förmigen Strömungsweg unter­ teilende Mittelrippe (12) gerichtet ist.3. Heat exchanger according to claim 2, characterized in that a tip of the substantially triangular base is directed to each flat tube in the U-shaped flow path under dividing central rib ( 12 ). 4. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine oder mehrere der Blechscheiben (10, 10′) als Umlenkscheiben ausgebildet sind.4. Heat exchanger according to claim 1 or 2, characterized in that one or more of the sheet metal disks ( 10 , 10 ') are designed as deflection disks.
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