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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Verdampfer für ein Heizungs-,
Belüftungs-
und Klimaanlagensystem im Allgemeinen und im Spezielleren einen
Verdampfer mit mehreren Fluidpfaden.
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Hintergrund der Erfindung
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Verdampfer
sind im Allgemeinen in verschiedenen Konfigurationen gut bekannt,
um ein Kältemittel
durch eine Vielzahl von Rohren zu leiten, um Wärme oder thermische Energie
von Luft aufzunehmen, die um die Rohre strömt. Die gekühlte Luft wird dann zu einem
Gehäuse
wie z. B. einem Fahrzeug für
den Komfort von Einzelpersonen darin geleitet. Im Allgemeinen wird
ein Kältemedium
zu einem Zuführungsbehälter geleitet,
wonach das Kältemittel
weiter durch eine Vielzahl von Rohren zu einem Auslassbehälter geleitet
wird, um zu einem Verdichter zurückzukehren.
Die Rohre, durch die das Kältemittel strömt, sind
derart angeordnet, dass die zu kühlende Luftströmung nahe
den Rohren vorbeiströmt
und mit einer großen
Oberfläche
der Rohre in Kontakt gelangt. Diese Anordnungen umfassen typischerweise auch
mehrere Luftrippen, die axial mit der Luftströmung angeordnet sind und sich
zwischen benachbarten Rohren erstrecken, wodurch die Kontaktoberfläche erhöht wird,
um die Übertragung
von Wärme von
der Luft auf das zirkulierende Kältemittel
zu unterstützen.
Das Kältemittel
wird kontinuierlich in der Weise einer geschlossenen Schleife zirkuliert,
um kontinuierlich Luft zu kühlen,
die durch den Verdampfer strömt.
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Um
die maximale Wärmeübertragung
von der Luft auf das Kältemittel
zu erhalten, wird das Kältemittel
derart geleitet, dass es mehrere Durchgänge durch die zu kühlende Luftströmung nimmt,
bevor es aus dem Verdampfer für
eine Rezirkulation ausgetragen wird. Wenn das Kältemittel jeden einzelnen Durchgang
durch die Luftströmung
nimmt und mehr thermische Energie aufnimmt, nimmt seine Kühlleistung
ab. Daher wird der Anteil der Luftströmung durch die Rohre, die den
anfänglichen
Durchgang des Kältemittels
tragen, in einem stärkeren
Ausmaß gekühlt als
die Luft, die weiter unterstromig der Kältemittelströmung strömt. Dies
führt zu
einer unerwünschten
ungleichmäßigen Austrittslufttemperatur.
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Das
Problem ungleichmäßiger Austrittslufttemperaturen
in HVAC-Modulen
kann zumindest teilweise auf mangelhafte Verdampferblockkonstruktionen
zurückgeführt werden.
Derzeitige Verdampferkonstruktionen weisen zwei wesentliche Probleme auf.
Zunächst
bietet ein Einzelblock, der unter gegebenen Testbedingungen arbeitet,
eine gute Kühlleistung,
verursacht jedoch eine ungleichmäßige Auslassluft-Temperaturverteilung
(d.h. eine starke Temperaturspreizung) unter bestimmten Bedingungen als
Ergebnis einer ungleichmäßigen Kältemittelströmung in
einigen Durchgängen
oder einem Betrieb bei hohen Überhitzungen.
Aus diesem Grund wurden Verdampfer innerhalb derselben Blocktiefe
wie bei einem Einzelblock konstruiert, die zwei Blöcke umfassen,
bei denen ein Kältemittel
durch die Blöcke
in Reihe strömt.
Auch wenn dieser Aufbau eine wünschenswertere
Temperaturspreizung vorsieht, wird die gewünschte Temperaturspreizung
auf Kosten der Kühlleistung
erhalten. Die Verschlechterung der damit verbundenen Kühlleistung
ist ein Ergebnis der dramatischen Kältemitteldruckabnahme in dem
System.
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Der
allgemeine Aufbau eines Doppelkernverdampfers, wie in der
US-A-6 021 846 beschrieben,
ist im Stand der Technik gut bekannt und umfasst allgemein einen
oberstromigen Block, durch den die zu kühlende Luft zuerst strömt, und
einen unterstromigen Block unmittelbar unterstromig des und benachbart
zu dem oberstromigen Block/s. Die aus dem oberstromigen Block austretende
Luft tritt sofort in den unterstromigen Block für eine zusätzliche Kühlung ein. Jeder Block weist
einen oberen Behälter und
einen unteren Behälter
auf, wobei sich eine Vielzahl von Rohren zwischen den beiden Behältern erstreckt,
und die benachbarten Rohre mehrere Kühlrippen aufweisen, die sich
von einem zu dem anderen erstrecken. Das Kältemittel nimmt mehrere Durchgänge durch
aufeinanderfolgende Gruppen von Rohren in dem oberstromigen Block
und wird dann zu dem unterstromigen Block geleitet, wo das Kältemittel
mehrere Durchgänge
durch gleiche jedoch entgegengesetzte aufeinanderfolgende Rohrgruppen
nimmt und dann aus dem Verdampfer austritt.
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Andere
Ausgestaltungen von Verdampfern verwenden eine „U"-Strömung,
wobei das Kältemittel in
einen oberstromigen Block eintritt und zunächst durch eine Gruppe von
Rohren und dann zu der entsprechenden Gruppe von Rohren in dem unterstromigen
Block geleitet wird. Das Kältemittel
strömt
den Verdampfer spannweitig abwärts
zu der nächsten Gruppe
von Rohren, wonach das Kältemittel
durch die unterstromige Gruppe strömt und dann zu der entsprechenden
oberstromigen Gruppe von Rohren transportiert wird usw. Die Kältemittelströmung endet schließlich an
einem Ende des Verdampfers, das dem Einlass entgegengesetzt ist.
Da es wünschenswert
ist, dass sich der Verdampfereinlass und -auslass auf derselben
Seite des Verdampfers befinden, umfassen die „U"-Strömungskonstruktionen
auch einen zusätzlichen
Behälter,
um das Kältemittel
zurück zu
dem Ende des Verdampfers zu leiten, an dem das Kältemittel eingetreten ist.
Keine der derzeitigen Konstruktionen, weder Einzelblöcke noch
Multiblöcke, stellt
jedoch eine Optimierung sowohl einer gleichmäßigen Auslassluft-Temperaturverteilung
als auch Kühlleistung
bereit.
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Somit
besteht Bedarf an einem HVAC-Verdampfer, der sowohl einen hohen
Wirkungsgrad als auch eine gleichmäßige Auslassluft-Temperaturverteilung
aufweist.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung umfasst einen Verdampfer für ein HVAC-System, bei dem eine oberstromige nach
unterstromige Luftströmung durch
den Verdampfer geleitet wird, um eine Übertragung von Wärmeenergie
zwischen der Luftströmung und
einem in dem Verdampfer zirkulierenden Fluid zu induzieren. Der
Verdampfer umfasst mindestens zwei Blöcke, die zueinander benachbart
sind. Jeder der Blöcke
definiert einen Blockeinlass und einen Blockauslass und die Blöcke sind
derart angeordnet, dass der Blockeinlass des ersten Blocks an einem entgegengesetzten
Ende von dem Einlass des zweiten Blocks angeordnet ist. Dementsprechend
ist der Auslass des ersten Blocks an einem entgegengesetzten Ende
von dem Auslass des zweiten Blocks angeordnet. Der Verdampfereinlass
steht in Fluidverbindung mit dem ersten Blockeinlass und dem zweiten
Blockeinlass und der Auslass steht in Fluidverbindung mit dem ersten
Blockauslass und em zweiten Blockauslass.
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Der
Verdampfer kann auch eine Vielzahl von Rohrplatten umfassen, wobei
jede Platte eine Vorderseite und eine Rückseite aufweist. Die Vielzahl von
Rohrplatten ist abwechselnd, Vorderseite an Vorderseite, Rückseite
an Rückseite,
angeordnet und definiert einen oberen Abschnitt davon, einen oberen oberstromigen
Behälter
und einen oberen unterstromigen Behälter. Die beiden Platten definieren
ferner einen unteren Abschnitt davon, einen unteren oberstromigen
Behälter
und einen unteren unterstromigen Behälter. Jeder der Behälter erstreckt
sich im Wesentlichen von einem ersten Ende des Verdampfers zu einem
zweiten Ende des Verdampfers. Jedes der Rückseite an Rückseite
angeordneten Paare von Rohrplatten definiert auch ein oberstromiges
Rohr, das sich von dem oberen oberstromigen Behälter zu dem unteren oberstromigen
Behälter
erstreckt, wobei das Rohr in Fluidverbindung mit den Behältern steht, um
eine Fluidströmung
zwischen dem oberen oberstromigen Behälter und dem unteren oberstromigen Behälter zuzulassen.
Die Rückseite
an Rückseite
angeordneten Paare von Rohrplatten definieren ferner ein unterstromiges
Rohr, das sich von dem oberen unterstromigen Behälter zu dem unteren unterstromigen
Behälter
erstreckt und in Fluidverbindung damit steht, um eine Fluidströmung zwischen
dem oberen unterstromigen Behälter
und dem unteren unterstromigen Behälter zuzulassen. Eine erste
Endplatte an dem ersten Ende des Verdampfers definiert einen Eingang
in Fluidverbindung mit einem der oberstromigen Behälter an
dem ersten Ende des Verdampfers und mit einem der unterstromigen
Behälter
an einem zweiten Ende des Verdampfers. Die erste Endplatte definiert
ferner einen Ausgang in Fluidverbindung mit einem zweiten der oberstromigen
Behälter an
dem zweiten Ende des Verdampfers und mit einem zweiten der unterstromigen
Behälter
an dem ersten Ende des Verdampfers. Eine zweite Endplatte ist an
dem zweiten Ende des Verdampfers angeordnet.
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Die
vorliegende Erfindung umfasst auch ein Verfahren zum Transportieren
einer Wärmeübertragungsfluid-Strömung durch
einen Verdampfer eines HVAC-Systems von der Art, die einen oberstromigen Block
mit einer Vielzahl von Wärmeübertragungsrohren
und einen unterstromigen Block mit einer Vielzahl von Wärmeübertragungsrohren
und einen Einlass und einen Auslass aufweist, wobei das Verfahren
die Schritte umfasst, dass: die Wärmeübertragungsfluid-Strömung in
den Einlass eingebracht wird und die Wärmeübertragungsfluid-Strömung dann
in eine oberstromige Strömung
und eine unterstromige Strömung
aufgeteilt wird. Die oberstromige Strömung wird dann durch den oberstromigen
Block von einem ersten Ende des Verdampfers zu einem zweiten Ende
des Verdampfers geleitet und die unterstromige Strömung wird
durch den unterstromigen Block von dem zweiten Ende des Verdampfers
zu dem ersten Ende des Verdampfers geleitet. Die oberstromige Strömung und
die unterstromige Strömung
werden an dem Auslass kombiniert und die Fluidströmung wird
dann aus dem Auslass ausgetragen.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Die
vorliegende Erfindung wird nun beispielhaft unter Bezugnahme auf
die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
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1 eine
Aufrissansicht von der oberstromigen Seite eines Verdampfers ist,
der die vorliegende Erfindung verkörpert;
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2 eine
perspektivische Explosionsdarstellung des Verdampfers von 1 ist,
die die oberen Behälter
in einer Teilschnittansicht zeigt;
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3 eine
Aufrissansicht einer Rohrplatte für den zentralen Abschnitt der
Verdampferblöcke
ist;
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4 eine
Aufrissansicht einer Verbinderrohrplatte für jedes Ende des Verdampferblocks
ist;
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5 eine
schematische Darstellung des Verdampfers von 2 ist, die
die entgegengesetzte parallele Strömung des Kältemittels durch den Verdampfer
veranschaulicht;
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6 eine
perspektivische segmentierte Darstellung einer alternativen Ausführungsform
des Verdampfers ist, die die Verwendung eines Rohres veranschaulicht,
das jeden Transportbehälter
ersetzt;
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7 ein
Graph ist, in dem die Wärmeübertragung
und die Temperaturspreizung gegen das Kältemittel-Massenstromverhältnis für eine parallele Kältemittelströmung in
einem Verdampfer, der die vorliegende Erfindung verkörpert, aufgetragen
sind.
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Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsform
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Für die Beschreibung
hierin sollen sich die Ausdrücke „obere/s/r", „untere/s/r", „linke/s/r", „hintere/s/r", „rechte/s/r", „vordere/s/r", vertikale/s/r", „horizontale/s/r" und Ableitungen
davon auf die Erfindung wie in 2 orientiert,
beziehen. Es sollte jedoch einzusehen sein, dass die Erfindung verschiedene
alternative Orientierungen und Stufenfolgen annehmen kann, außer, wenn
ausdrücklich
das Gegenteil angegeben ist. Es sollte auch einzusehen sein, dass
die in den beiliegenden Zeichnungen veranschaulichten und in der
nachfolgenden Spezifikation beschriebenen spezifischen Vorrichtungen
und Prozesse einfach beispielhafte Ausführungsformen der in den beiliegenden
Ansprüchen
definierten erfinderischen Konzepte sind. Somit sind spezifische
Maße und
andere physikalische Eigenschaften, die sich auf die hierin offenbarten
Ausführungsformen
beziehen, nicht als einschränkend
zu betrachten, es sei denn, die Ansprüche erklären ausdrücklich etwas anderes.
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Die
Bezugsziffer 10 (1) bezeichnet
allgemein einen Verdampfer, der die vorliegende Erfindung verkörpert. In
dem veranschaulichten Beispiel um fasst der Verdampfer 10 eine
Vielzahl von Rohranordnungen 12, die gestapelt oder Rückseite
an Rückseite
angeordnet und miteinander verlötet
sind, um den zentralen Abschnitt des Verdampfers 10 zu bilden.
Jede Rohranordnung 12 umfasst identische Rohrplatten 13,
die Vorderseite an Vorderseite angeordnet und ebenfalls miteinander
verlötet
sind. Unter Bezugnahme auf 3 modifiziert
eine Rohrplatte 13 der vorliegenden Ausführungsform
einen Aufbau, der in der Verdampfertechnik relativ gut bekannt ist, wobei
die Rohrplatte 13 allgemein einen äußeren Umfangsflansch 80 und
einen zentralen inneren Flansch 82 umfasst und die Flansche
Hohlräume 78 dazwischen
definieren. An jeder der vier Ecken der Platte 13 befindet
sich eine Blockschale 74, die sich von einer Rückseite
der Platte 13 weg erstreckt. Die Schalen 74 sind
mit den Flanschen 80 und 82 fluchtend, sodass,
wenn entsprechende Vorderseiten 71 der Platten 13 aneinander
gepasst und miteinander verlötet
werden, aufeinanderfolgende Schalen 74 Blockbehältersegmente 86 erzeugen.
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Ein
Blockbehältersegment 86 definiert
eine Öffnung 76 hierdurch,
um eine Fluidströmung
von dem Behältersegment 86 an
einem Ende der Rohranordnung 12 durch den Hohlraum 78 zu
dem angrenzenden Behältersegment 86 zuzulassen.
Darüber
hinaus ist eine Transportschale 72 zwischen den Schalen 74 enthalten
und erstreckt sich ebenfalls von einer Rückseite der Platte 13 auf
dieselbe Weise wie die Schalen 74 weg, sodass, wenn die
Platten 13 Vorderseite an Vorderseite verlötet werden,
Schalen 72 ein Transportbehältersegment 88 bilden.
Wenn daher aufeinanderfolgende Rohranordnungen 12 Rückseite
an Rückseite
montiert werden, bilden sie einen oberen Behälter 32 und einen
unteren Behälter 34,
wobei sich eine Vielzahl von Rohren 36 zwischen den Behältern 32 und 34 erstreckt.
Die Rohre 36 stehen in Fluidverbindung mit den Behältern, um
die Strömung
eines Fluids zwischen den Behältern 32 und 34 zuzulassen.
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Eine
Verbinderrohrplatte 24 ist im Wesentlichen insofern identisch
mit der Rohrplatte 13, als diese Platte 24 einen äußeren Flansch 80 und
einen zentralen inneren Flansch 82 sowie Hohlräume 78 und
Schalen 74 an jeder der vier Ecken der Platte 24 aufweist.
Außerdem
sind Transportbehälterschalen 72 zwischen
jedem oberen und unteren Paar von Schalen 74 positioniert.
Zwischen der oberen linken Schale 74 und der oberen Transportbehälterschale 72 ist
jedoch ein Verbinderhohlraum 84 definiert. Der Hohlraum 84 bewirkt,
dass die obere linke Schale 74 und die Transportbehälterschale 72 in
Fluidverbindung miteinander stehen. In gleicher Weise ist ein gleicher
Hohlraum 84 an der unteren rechten Schale 74 und
dem unteren Transportbehälter 72 definiert, um
die untere rechte Schale 74 und die untere Transportschale 72 in
Fluidverbindung miteinander zu setzen.
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Eine
feste Endplatte 22 ist an die Vorderseite eines Verbindungsbehälters 24 auf
der linken Seite des Verdampfers 10 gelötet und in gleicher Weise ist eine
Endplatte 14 an die Vorderseite der Verbinderplatte 24 an
dem rechten Ende des Verdampfers gelötet. Die Endplatte 14 umfasst
auch einen Einlass oder Eingang 16 an einer Oberseite der
Platte 14 und einen Auslass oder Ausgang 18 an
der Unterseite der Platte 14. Der Einlass 16 steht
in Fluidverbindung mit dem oberen Hohlraum 84 der Verbinderplatte 24 und der
Auslass 18 steht in Fluidverbindung mit dem unteren Hohlraum 84 der
Verbinderplatte 24. Eine Vielzahl von Luftrippen 20 erstreckt
sich zwischen benachbarten Rohren 36 und ist längsgerichtet
entlang des gewünschten
Luftströmungspfades
orientiert.
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Unter
nunmehriger Bezugnahme auf 2 ist der
Verdampfer 10 in einer perspektivischen Explosionsdarstellung
gezeigt. Eine durch Pfeile „A" bezeichnete oberstromige
Luftströmung
tritt in eine oberstromigen Seite des Verdampfers 10 ein,
wonach die Luft gekühlt
wird und als eine un terstromige Luftströmung „B" austritt. Der Verdampfer 10 ist
in der bevorzugten Ausführungsform
mit siebzehn Rohranordnungen 12 mit Verbinderplatten 24,
die jeweils eine Hälfte
einer Rohranordnung an jedem Ende des Verdampfers 10 definieren,
gezeigt.
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Der
Verdampfer 10 umfasst in seiner bevorzugten Ausführungsform
einen oberstromigen Block 26, der einen oberen oberstromigen
Behälter 32 und einen
unteren oberstromigen Behälter 34 umfasst, die
durch eine Vielzahl von oberstromigen Rohren 36 miteinander
verbunden sind. In gleicher Weise umfasst der Verdampfer 10 auch
einen zweiten unterstromigen Block 52, der einen oberen
unterstromigen Behälter 54 und
einen unteren unterstromigen Behälter 56 umfasst,
die durch eine Vielzahl von unterstromigen Rohren 38 miteinander
verbunden sind. Jede Rohranordnung 12 bildet einen Abschnitt
des ersten oberstromigen Blocks 26 und einen Abschnitt
des zweiten unterstromigen Blocks 52.
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Der
Verdampfer 10 ist in der veranschaulichten Ausführungsform
derart ausgestaltet, dass das Fluid, das durch jeden oberstromigen
Block 26 und unterstromigen Block 52 strömt, drei
Durchgänge durch
den jeweiligen Block nimmt. Dies wird erreicht, indem die Rohranordnungen 12 in
drei im Wesentlichen gleiche Gruppen unterteilt sind. Da die Endplatten 14, 22 an
sowohl den linken als auch den rechten Enden des Verdampfers 10 jedoch
nur die Äquivalente
eine Hälfte
einer Rohranordnung bilden, ist eine gleiche 6-6-6-Gruppierung nicht
möglich.
Somit umfasst die linke Rohrgruppe 64 fünf Rohranordnungen 12 plus
die eine halbe Rohranordnung, die durch die Verbinderplatte 24 erzeugt
wird. Die mittlere Rohrgruppe 66 umfasst sechs Rohranordnungen 12 und die
rechte Rohrgruppe 68 umfasst sechs Rohranordnungen 12 plus
die eine halbe Rohranordnung der Verbinderplatte 24.
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Um
zu bewirken, dass das Fluid drei aufeinanderfolgendende Durchgänge durch
jedes der Blocksegmente einer Rohrgruppe nimmt, ist in jedem der
Blockrohre an der Grenzfläche
von zwei der Rohrgruppen eine Verschlussscheibe 62 angeordnet.
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In
der offenbarten Ausführungsform
des Verdampfers 10 bilden die aufeinanderfolgenden Transportrohrschalen 72 einen
oberen Transportbehälter 40,
der der Einlass-Transportbehälter
für den
unterstromigen Block 52 ist. In gleicher Weise bilden die unteren
Transportschalen 72 einen unteren Transportbehälter 46,
der der Auslassbehälter
für den oberstromigen
Block 26 ist. Die durch die Hohlräume 84 und Platten 24 erzeugte
Fluidverbindung sorgt dafür,
dass das Fluid korrekt durch die entsprechenden Blöcke geleitet
wird. Im Speziellen sorgt an dem rechten Verbinderbehälter 24 der
Hohlraum 84 für
die Fluidverbindung zwischen dem Verdampfereinlass 16,
dem oberstromigen Blockeinlass 28 und dem oberen Transportbehältereinlass 42.
Der untere Hohlraum 84 der rechten Verbinderplatte 24 verbindet
den unterstromigen Blockauslass 60 und den unteren Transportbehälterauslass 50 fluidmäßig mit dem
Verdampferauslass 18. Auf der linken Seite des Verdampfers 10 verbindet
der obere Hohlraum 84 den oberen Transportbehälterauslass 44 mit
dem unterstromigen Blockeinlass 58 fluidmäßig miteinander und
an der Unterseite der linken Platte 24 verbindet der entsprechende
Hohlraum 84 den oberstromigen Blockauslass 30 mit
dem unteren Transportbehältereinlass 48 fluidmäßig. Indem
die Kältemittelfluidströmung auf
diese Weise geleitet wird, wird durch die jeweiligen oberstromigen
und unterstromigen Blöcke eine
parallele Gegenströmung
induziert.
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Unter
Bezugnahme auf 5 ist der Verdampfer 10 in
einer schematischen Phantomdarstellung gezeigt, die besser veranschaulicht,
dass der Strömungseingang
von dem Einlass 16 in eine Strömung, die dem ober stromigen
Blockeinlass 28 und dem oberen Transportbehälter 42 entspricht,
aufgeteilt wird. 5 veranschaulicht die Mehrfachdurchgangsströmung durch
jeden der oberstromigen und unterstromigen Blöcke, die durch die Anordnung
von Verschlussscheiben 62 zwischen jeweiligen Rohrgruppen
auf eine in der Verdampfertechnik gut bekannte Weise induziert wird.
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Der
Eingang und die Aufteilung der Kältemittelströmung für eine geeignete
Aufteilung zwischen den beiden Blöcken im korrekten Verhältnis für eine optimale
Kühlleistung
und Austrittsspreizungen sind ebenfalls erforderlich. Die Kältemittelströmung für jeden
Block kann individuell gesteuert sein, z. B. durch Steuern der Auslassüberhitzungen
oder der Kältemitteldruckabfälle für die beiden
Blöcke.
In der Praxis kann dies durch Verwenden von zwei separaten Steuervorrichtungen
für die
beiden Blöcke
oder durch Ausbilden einer einzigen Steuervorrichtung für die beiden
Blöcke
erreicht werden. In jenen Ausführungsformen,
in denen die optimale Kühlleistung
und die Temperaturspreizung nicht sehr empfindlich gegenüber dem
Massenstromverhältnis
durch die beiden Blöcke
sind, kann eine statische oder feststehende Teilungssteuerung verwendet
werden, z. B. eine fest stehende Drosselung in den unterstromigen Block
unter Verwendung von Verschlussscheiben mit verschiedenen Größen oder
Rohren mit verschiedenen Durchmessern und Längen eingebaut werden.
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6 veranschaulicht
eine alternative Ausführungsform
eines Verdampfers 100 und seine verschiedenen Elemente.
Gleiche oder ähnliche
Elemente, wie unter Bezugnahme auf den Verdampfer 10 veranschaulicht,
sind mit einer gleichen Bezugsziffer, der die Ziffer „1" vorangestellt ist,
bezeichnet. Der Verdampfer 100 umfasst eine Vielzahl von
Rohranordnungen 112, die, wenn sie montiert sind, obere und
untere oberstromige Behälter 132 und 134 und obere
und untere unterstromige Behälter 154 und 156 definieren,
die auf dieselbe Weise wie oben für den Verdampfer 10 beschrieben,
funktionieren. Jede Rohranordnung 112 ist aus zwei Rohrplatten 113 gebildet.
Die Rohrplatten 113 sind ähnlich den Rohrplatten 13,
allerdings umfassen die Rohrplatten 113 keine Transportschale
zwischen Blockschalen und definieren somit einen leeren Raum dazwischen.
Wenn Rohranordnungen 112 montiert werden, um den Verdampfer 100 zu
bilden, definieren benachbarte obere Rohre 132 und 154 und
untere Rohre 134 und 156 jeweils Kanäle 115 dazwischen.
Jede von Endplatten 124 umfasst Verbinderbehälter 117 an
der Oberseite und der Unterseite davon. Der Verbinderbehälter 117 kann
einteilig mit der Endplatte 124 gebildet sein oder kann
ein Behälter
sein, der getrennt von der Endplatte 124 gebildet und hinzugefügt wird,
wenn der Verdampfer 100 montiert wird. Abhängig von
seiner oberstromigen, unterstromigen, oberen oder unteren Anordnung
steht der Verbinderbehälter 117 mit
einem der Behälter 132, 134, 154 oder 156 fluidmäßig in Verbindung.
Jeder Verbinderbehälter 117 steht auch
mit einem Rohr 119 in Fluidverbindung, das in dem Kanal 115 aufgenommen
ist. Nach der Montage dient das obere Rohr 119 als Transportbehälter 140 und
das untere Rohr 119 dient als Transportbehälter 146 in ähnlicher
Weise wie die Transportbehälter 40 und 46 in
dem Verdampfer 10. Ein Ende des Verdampfers 100 umfasst
auch einen Einlass und einen Auslass zu dem Verdampfer, wobei jeder
von dem Einlass und dem Auslass sich vorzugsweise an einem Ende
des Verdampfers 100 befindet und jeder mit einem der Verbinderbehälter 117 in
Fluidverbindung steht. Der Verdampfer 100 funktioniert
auf dieselbe Weise wie der Verdampfer 10, um den Kältemitteleingang
zu dem Verdampfer in sowohl eine oberstromige als auch eine unterstromige
Strömung aufzuteilen.
Die Verwendung der Rohre 119 anstelle der einteilig gebildeten
Transportbehälter
des Verdampfers 10 beseitigt die Notwendigkeit, drei Schalenformationen
benachbart zueinander an jedem Ende der Rohrplatte zu bilden.
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Um
einen effizientesten Betrieb eines Verdampfers zu erhalten, der
eine parallele Gegenströmung
durch jeweilige Blöcke
verwendet, wird die gesamte Kältemitteleingangsströmung an
dem Verdampfereinlass 16 vorzugsweise aufgeteilt, um einen gewünschten
prozentuellen Anteil von Fluid für
die oberstromige Blockströmung
vorzusehen, wobei der Rest für
die unterstromige Blockströmung
vorgesehen ist. Der Graph 90 in 7 veranschaulicht
die Wärmeübertragungsleistung
des Verdampfers 10 und die jeweiligen Temperaturspreizungen
zwischen den oberstromigen und unterstromigen Blöcken für unterschiedliche prozentuelle
Anteile einer Strömung durch
die jeweiligen oberstromigen und unterstromigen Blöcke. Eine
maximale Wärmeübertragung
ist bei 94 gezeigt und entspricht allgemein der minimalen
Temperaturspreizung der unterstromigen Luft. Der Punkt minimaler
Temperaturspreizung ist bei 92 gezeigt. Im Allgemeinen
treten eine maximale Wärmeübertragung 94 und
eine minimale Temperaturspreizung 92 auf, wenn der oberstromige
Block mehr als 50 % der Kältemittelströmung aufnimmt
und der unterstromige Block den Rest der Kältemittelströmung aufnimmt.
Idealer erfolgt der effizienteste Betrieb des Verdampfers 10,
wenn 60 % bis 80 % des Kältemittelfluids
zu dem oberstromigen Block geleitet wird. Um solche eine Teilung
einer Fluidströmung
auf eine dosierte Weise zu bewirken, wird ein Fluidteiler 70 oder
eine Strömungsumlenkeinrichtung 70 verwendet.
In der bevorzugten Ausführungsform,
wie in dem Verdampfer 10 gezeigt, umfasst der Fluidteiler 70 die
Bildung eines oberstromigen Blockeinlasses 28 und eines
oberen Transportbehältereinlasses 42 mit
unterschiedlichen Querschnittsflächen,
wobei die spezifischen Flächen
für jeden
Einlass derart gewählt werden,
dass sie den korrekten prozentuellen Anteil einer Strömung zu
jedem der jeweiligen oberstromigen und unterstromigen Blöcke induzieren.
Eine Strömungsteilung
wird auch durch die Anordnung des Einlasses 16 bezüglich der
Einlässe 28 und 42 bewirkt.
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Der
Fachmann wird verstehen, dass alternative Konstruktionen möglich sind,
die das Konzept des Anordnens der Blöcke auf eine Weise derart verkörpern, dass
eine entgegengesetzte und parallele Strömung eines Fluids durch zwei
Blöcke
eines Verdampfers bewirkt wird. Obwohl der Verdampfer 10 wie
hierin offenbart das Kältemittel
derart veranschaulicht, dass es drei Durchgänge durch jeden der einzelnen
Blöcke
nimmt, kann eine andere Anzahl von ungeraden Durchgängen realisiert
werden, indem die Anzahl von Rohrgruppen und entsprechend beabstandeten
Verschlussscheiben 62 erhöht wird. Das hierin beschriebene
Konzept kann auch auf eine gerade Anzahl von Durchgängen angewendet
werden, wobei der Hohlraum 84, der durch die Verbinderplatten 24 definiert
ist, derart geändert
ist, dass der entsprechende Fluiddurchgang zwischen den Blockbehältern und
den Transportbehältern
an dem Ende, das dem Verdampfereinlass 16 und -auslass 18 entgegengesetzt
ist, genommen wird. In Anwendungen, wo Platz keine wichtige Randbedingung
ist, können
externe Rohrleitungen verschiedener Ausgestaltungen verwendet werden,
um die entgegengesetzt angeordneten Blockeinlässe und Blockauslässe zu bewirken,
anstatt sie innerhalb des Profils der Rohrplatten integriert zu
bilden oder anzuordnen.
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In
der vorhergehenden Beschreibung wird der Fachmann problemlos erkennen,
dass Abwandlungen an der Erfindung vorgenommen werden können, ohne
von den hierin offenbarten Konzepten abzuweichen. Solche Abwandlungen
sollen im Umfang der nachfolgenden Ansprüche eingeschlossen sein, wenn
durch die Ansprüche
nicht ausdrücklich
anders ausgeführt.