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Wärmeaustauscher eines Absorptionsapparates, vorzugsweise eines Absorptionskälteapparates
Die Erfindung bezieht sich auf =Wärmeaustauscher für Absorptionsapparate, vorzugsweise
Absorptionskälteapparate ohne be-v7egliche Teile. Es ist bei Wärmeaustauscherkörpern
derartiger Apparate, z. B. bei Absorbern und/oder Verdampfern, bereits bekannt,
sowohl die Oberfläche als auch die Unterfläche von Einsatzplatten mit der Flüssigkeit,
d. h. dem flüssigen Kältemittel bzw. der Absorptionslösung, zu benetzen, was beispielsweise
durch Bekleidung der Unterseite der Einsatzplatte mittels Drahtgaze bewirkt wurde.
Es ist ferner bereits bekannt, in rohrförmigen Wärmeaustauschern Rohre zu verwenden,
deren obere Rohrwandung eben gepreßt ist, zu dem Zweck, diese obere Rohrwand durch
einen Flüssigkeitsstrom benetzbar zu iuachen. Diese ebenen Rohrwandungen verlangen
jedoch eine absolut horizontale Aufstellung, um wirksam zu sein. Da aber bei Apparaten,
die mit druckausgleichendem Gas arbeiten, wie sie für Haushaltkühlschränke bekannt
sind, sich eine genau horizontal ausgerichtete Rohrfläche nicht erreichen läßt,
schlägt die Erfindung vor, die obere Innenseite des Wärmeaustauschers nach innen
konvex zu formen. Dadurch ist eine sichere Führung der Flüssigkeit an der oberen
Innenseite des Wärmeaustauschers auch bei ungenauerer Stellung des Apparates sichergestellt.
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Die Erfindung soll näher unter Hinweis auf die beiliegenden Zeichnungen
beschrieben werden, wobei sich weitere kennzeichnende 1lerkmale der Erfindung ergeben
werden. In den Zeichnungen sind die Abb. r und 2 erläuternde Darstellungen. Abb.
3 bis 5 stellen einen aus gedellten Rohren hergestellten Absorber eines Kälteapparates
dar. Die Abb. 6 und ; zeigen einen Absorber, in dem die Flüssigkeitsoberfläche durch
Einsätze vergrößert wird.
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Um auf der oberen Fläche im Innern des Wärmeaustauschers die nach
innen konvexe Fläche zu schaffen, empfiehlt es sich, ein normal zylindrisches Rohr
einzudellen, d. h. ihn durchs Pressen oder ein anderes geeignetes Verfahren einen
nierenförmigen Querschnitt zu geben, wie beispielsweise in der Abb. r dargestellt.
Weitere Maßnahmen zur Schaffung gleichwertiger Leitflächen werden später erwähnt.
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In der Abb. 2 ist schematisch ein Längsschnitt durch zwei miteinander
verbundene Rohre dargestellt, die zu nierenförmigem Querschnitt eingedellt sind.
Die beiden Rohre 2 und 3 sind in schrägem Winkel geschnitten und auf ihren Schnittlinien
sowie bei 4 zusammengeschweißt. Die konvexen Leitflächen der Rohre sind mit 5 und
6 bezeichnet. Die Verbindung ist derart ausgeführt, daß .die beiden Rohre eine geschlossene
Rohrleitung darstellen, in die die Flüssigkeit oben eingeführt wird. Die Schnittflächen
sind derart ausgeführt, .daß bei dem oberen Rohr z die zylindrische Unterseite und
beim Rohr 3 die eingedellte Oberseite geschrägt ist. Bei dem Schnitt durch den eingedellten
Teil des Rohres 3 wird ein zungenähnliches Element 7'
gebildet,
daß nach innen, d. h. bei 8, durch die zylindrische Wandung des Rohres 2 bzw. durch
Schweißmaterial abgeschlossen ist und damit einen löffelartigen Überlauf darstellt:;
In diesem Löffel kann sich Flüssigkeit ansammeln bis zum Überlauf. Weitere Flüssigkeit:.
fließt über, fällt aber nicht oder nur teilweise,? in Richtung des Schwerkraftfeldes
nach unten, sondern fließt an der unteren Oberfläche der Ein@dellung, d. h. an der
oberen Innenfläche 5 des Rohres 3 entlang, wie in der Figur angedeutet ist. Im Rohr
2 fließt die Flüssigkeit hängend an der oberen konvexen Leitfläche 6 des Rohres
in der Richtung des Pfeiles, v erläßt aber am Ende des Rohres 2 (bei 9) diese Fläche
und fällt mehr oder weniger tropfenweise in den Löffel 7 hinein. Die Eindellung
hört bei 9 auf, wie aus der Abb. hervorgeht. Schon hierdurch wird eine bestimmte
Richtung des abfließenden Stromes, und zwar nach dem Löffel 7, 8 erreicht. Von einem
an der Stelle 9 vorgesehenen Ablaufzapfen kann,die Richtwirkung verbessert oder
sogar übernommen werden. Je nach der Neigung der Rohre tropft mehr oder weniger
von .der Flüssigkeit auf die Bodenfläche der Rohre bzw. wird je nach der Tiefe der
Eindellung mehr oder weniger Flüssigkeit längs der Seitenwandungen von dein hängenden
Strom abgeleitet, und zwar auch hierbei wegen der Oberflächenkräfte.
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Obwohl die Eindellung eines Rohres zur Schaffung einer konvexen Leitfläche
sehr ein= fach und geeignet ist, bestehen noch weitere Möglichkeiten. Durch passend
geformte Einsätze können auch derartige Flächen geschaffen werden. Derartige Vorrichtungen
sind besonders in Fällen geeignet, wo die Zusammensetzung bzw. der Zusammenbau mehrerer
Rohre, vor allem bei scharfen Knickungen, auf Schwierigkeiten stößt, die durch Eindellung
noch weiter vergrößert werden würden. Beim Übergang der Flüssigkeit von dein Rohr
:2 nach dem Rohr 3 ist zu bemerken, daß der Flüssigkeitsstrom der beiden'Rohre einen
spitzen Winkel miteinander bilden, d. h. daß der Anschluß der Rohre unter einem
Winkel erfolgt, der kleiner als 9o° ist. Diese Tatsache ist für die Bildung eines
hängenden Flüssigkeitsstromes besonders günstig.
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Obwohl ein Verdampfer oder ein Absorber nach Art des in Abb. 2 dargestellten
Ausführungsbeispiels in vielen Fällen praktisch verwendbar ist, besteht noch der
Wunsch, die erforderlichen Schlingen nicht alle übereinanderzulegen, sondern seitlich
gegeneinander zu verschieben, um das Anbringen von Kühlblechen zu erleichtern und
die Gesamthöhe des Apparates zu verringern. Es empfiehlt sich, mit anderen Worten,
die Schlinge nicht in einer einzigen Vertikalebene anzuordnen, sondern sie in mindestens
zwei vorzugsweise parallelen Ebenen verlaufen zu lassen. Ein Ausführungsbeispiel
dieser Bauart ist in den 4bb.3 bis 5 schematisch gezeigt, und zwar @'``l ein Absorber
eines mit Hilfsgas arbeiten-Kälteapparates. In der Abb. 3 ist der Ab; @örber von
der Seite, in der Abb. .4 von vorn und in der Abb. 5 von oben gesehen. Das reiche
Gas tritt durch das Rohr 12 in den Absorber ein, die arme Lösung durch das Rohr
i3. Ähnlich wie in Abb. a fließt die arme Lösung hängend unter allmählichem Reicherwerden
an der Eindellung des Rohres 15 nach dein Querrohr 16, wo sie nach unten fällt und
sich in dein Löffel ansammelt, bis sie vorn Löffel überläuft. Von hier aus fließt
die Lösung, hängend an der Eindellung des Rohres 17, weiter, beim Querrohr z8 entsprechend
wieder nach vorn und hängend weiter an der Eindellung des Rohres i9. Unterwegs tropft
mehr oder weniger Flüssigkeit nach unten, so daß sich ein Flüssigkeitsstrom auch
am Boden der Rohre bildet. Der Lauf der Flüssigkeit besteht also aus zwei Hauptströmen,
von denen der eine hängend, der andere in normaler Weise am Boden verläuft. Bei
dem Übergang von einer Stufe nach- der folgenden wird das Herunterfallen der gesamten
Flüssigkeit durch die besondere Ausbildung des Überlaufs vermieden, d. h. im gezeigten
Ausführungsbeispiel durch das löffelartige Element 7 (Abb. z) und 14 (Abb. 4). In
üblicher Weise sind die gegeneinander seitlich versetzten Teile des Absorbers mit
zwei Reihen 22, 23 von Kühlflanschen versehen.
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Auch im Ausführungsbeispiel gemäß den Abb. 3 bis 5 folgt die Überführung
der hängenden Flüssigkeit von einer Stufe nach der folgenden unter spitzem Winkel,
wie besonders aus der Abb. 5 deutlich hervorgeht, indem z. B. die Rohre 17,
15 durch das gebogene Querrohr 16 miteinander verbunden sind, und zwar derart,
daß das Rohr 17 und das Querrohr 16 sich aneinander anschmiegen.
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Wie schon erwähnt, können die konvexen Leitflächen auch durch Einsätze
geschaffen werden, wobei die Konvexität im allgemeinen in der Querrichtung des Stromes
anzuordnen ist, d. h. daß die konvexen Flächen ihre Krümmungsachsen parallel zur
Stromrichtung haben. Die konvexen Flächen können als eine oder mehrere nebeneinanderliegende
zylindrische Flächen mit kleinerem oder größerem bis unendlichem Krümmungsradius
betrachtet werden. Daher sind auch immer in der Längsrichtung eines Rohres laufende
Rippen als ein System konvexer Leitflächen anzusehen..
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In .den Abb. 6 und 7 sind die Übergangsgebiete zweier Rohre mit Einsätzen
dargestellt, und zwar in zwei verschiedenen Ausführungsformen.
Inder
Abb. 6 ist mit 31 ein gebogenes, normales Absorberrohr einer oberen Stufe und mit
3a ein ebenso normal zylindrisches Rohr einer unteren Stufe bezeichnet. In den Rohren
sind aus gedellten Rohren gebildete Einsätze 33 bzw. 34. angeordnet, .deren Form
im wesentlichen im Ouerschnitt nierenförmig ist, wie aus der Abb. 6 a hervorgeht.
Wie bei den Abb. :2 bis 5 beschrieben, fließt die Flüssigkeit hängend an der Unterfläche35
der Eindellung entlang und fällt bei 37 nach unten, sammelt sich allmählich in dem
unteren Rohr 32, und zwar in ,der Hauptsache in dem von der äußeren oberen
Fläche 38 der Eindellung und von einem gegebenenfalls mit Löchern für Gas- und Flüssigkeitsdurchtritt
versehenen Ouereinsatz 39 gebildeten Löffel. Das Überlaufen erfolgt bei 38 sowie
auch durch Kanäle 4.o, wobei ein Teil der Flüssigkeit nach unten fällt, ein anderer
Teil an .der inneren oberen Fläche 36 der Eindellung hängend weiterfließt. Beim
Verbinden der beiden Rohre 31, 32 ist darauf acht zu geben"daß die Gasströmung
in ausreichendem Maß erfolgen kann. Das Ausführungsbeispiel der Abb. 7 unterscheidet
sich von dein der Abb. 6 im wesentlichen nur- durch die Art der Verbindung der Rohre
zweien Stufen. Die Bezeichnungen entsprechen denen der Abb. 6. Der zylindrische
Teil der Einsätze dient vor allein dem Zweck der Wärmeübertragung zwischen dein
Einsatz und den gekühlten Außenrohren 31, 32 und kann ganz oder teilweise wegfallen
oder durch andere Kontaktorgane ersetzt werden.
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Irn Beispiel gemäß Abb: 6 und 7 können die Rohre 31 und 3z auch seitlich,
wie in Abb. 3 bis 5, gegeneinander verschoben werden, z. B. durch eine geeignete
Form und Biegung des Teils 4.1 (Abb. 6). Diese Verschiebung kann aber in einer einfacheren
Weise als bei Abb. 3 bis 5 erfolgen.
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Die Herstellung von konvexen Leitflächen mittels Einsätzen hat in
manchen Fällen große Vorteile vor allem wegen der Möglichkeit eines einfachen Baues
des Absorbers bzw. Verdampfers. Es empfiehlt sich hierbei, die Einsätze nur durch
geradlinige Teile der Schlinge laufen zu lassen, so daß die Biegungen der Schlinge
unbehindert hergestellt werden können. Bei eingedellten Rohren kann es auf Schwierigkeiten
stoßen, die gedellten Teile in geeigneter Weise zu biegen. Die als gedellte Rohre
ausgebildeten Einsätze können , g
vorzugsweise mit verhältnismäßig dünnen
Wänden hergestellt werden, die dünner als die des Mantelrohres sind, weil sie nämlich
nicht für den vorhandenen Druckunterschied zwischen Atmosphäre und Apparatdruck
bemessen zu werden brauchen. Um die Anbrinhung von Kühlflanschen zu erleichtern,
ist es zweckmäßig, die geradlinigen Einsätze enthaltenen Teile der Schlinge für
sich herzustellen und nach Anbringen der Kühlrippen ihre beiden den Überlauf enthaltenden
Enden durch Schweißen mittels der Ouerrohre zu verbinden. Durch dieses Herstellungsverfahren
können die Kühlflanschen alle gleich geformt sein und einfach angebracht werden.
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Bei der Einführung von Einsätzen ist nicht nur für eine gute Wärmeübertragung
zu sorgen, sondern auch auf die mechanische Festigkeit Rücksicht zu nehmen, so daß
sich die Einsätze nicht verschieben und dadurch z. B. .die Gaswege sperren können.
Derartige Verschiebungen können dadurch vermieden werden, .daß .die Einsätze durch
Punktschweißen festgemacht werden oder mit schmalen Zungen, die an den beiden. Endwandungen
der Rohre der betreffenden Stufe anliegen, versehen werden. Es besteht weiter die
Möglichkeit, die Einsätze zwischen den Teilen eines in der Längsrichtung geschnittenen
Rohres festzuschweißen oder auch durch Zusammenschweißen zweier Rohre herzustellen,
wobei z. B. ein normal geformtes Rohr in einer Eindellung eines unteren Rohres angebracht
und angeschweißt werden kann.
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Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele
beschränkt. So kann z. B. die Form und Art der Eindellung, der Einsätze und Zusammenfügung
der Stufen sowie auch die Ausbildung der Überläufe je nach Material, Herstellungsweise
und Bauart der betreffenden Apparatteile abgeändert werden.