EP0537650A2 - Wärmetauscher hoher Leistung und Hygiene - Google Patents
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- EP0537650A2 EP0537650A2 EP92117349A EP92117349A EP0537650A2 EP 0537650 A2 EP0537650 A2 EP 0537650A2 EP 92117349 A EP92117349 A EP 92117349A EP 92117349 A EP92117349 A EP 92117349A EP 0537650 A2 EP0537650 A2 EP 0537650A2
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- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
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- F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
- F28F1/12—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
- F28F1/24—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending transversely
- F28F1/32—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending transversely the means having portions engaging further tubular elements
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- F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
- F28D1/02—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
- F28D1/04—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits
- F28D1/047—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being bent, e.g. in a serpentine or zig-zag
- F28D1/0477—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being bent, e.g. in a serpentine or zig-zag the conduits being bent in a serpentine or zig-zag
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- F28F2215/00—Fins
- F28F2215/04—Assemblies of fins having different features, e.g. with different fin densities
Definitions
- the invention relates to a high-performance steel heat exchanger for spontaneous freezing, in particular of foodstuffs, with a number of tube coils, which are formed in an S-shaped manner within a common plane and are formed by tubes connected to one another by means of tube elbows, the core tubes of which are arranged in predetermined divisions Reach through lamellas, which are provided with holes provided in rows, the edge areas of which project laterally like a collar.
- the fins assigned to the cooling coils are arranged on the inlet side in a relatively wide division and are only provided in narrower division in the sections following in the direction of passage of the air. This ensures that in the last section, by means of narrow division, considerable areas that promote heat transfer are to be accommodated, while on the inlet side, moisture is removed from the incoming air without the frost crystals that settle on the fins due to the water which has separated out prematurely removing the distance remaining between the fins are able to add and thus make an early defrost cycle necessary.
- the invention is therefore based on the object of further developing the type of fins of heat exchangers made of steel in such a way that the number of required exchange zones which reduce the heat transfer surfaces is reduced to a minimum and at the same time the distances of fins exceeding the possible collar height are also safe be respected.
- Fig. 1 is a schematic, broken and interrupted in the middle areas, a single coil 1 is shown. It is made of hairpin-shaped tubes, the straight legs of which are referred to as core tubes 2, the free ends of two core tubes being connected by welded-on tube bends 3, so that a continuous, meandering tube is formed, the core tubes of which take up the heat transfer-transmitting fins 4 capital. A section of a lamella 4 is enlarged, cut and shown broken off on both sides in Fig. 2. To reach through the core tubes, recesses 5 are provided, the edge regions of which are folded into a collar-like shape by punching, pressing and the like to form lugs 6, which are able to determine their mutual distance and thus their division when lamellae are strung together.
- the slightly conical taper of the extension 6 towards its free end makes it easier, on the one hand, to push the lamella 5 onto the core tubes 2 with the slightly funnel-shaped opening 5 ahead.
- this taper of the extension 6, with a corresponding press fit of its free end may also allow assembly at intervals which exceed the possible maximum length of the heel 6, once the positions of the slats have been reliably adhered to, without securing wooden strips or the like to secure the distance would be needed.
- strip-shaped fins are usually used which each have only one row of recesses 5 and which, for example, extend over a coil of pipes. Since, when lining up fins 4 on core tubes 2, their lugs 6 determine the spacing of the fins and thus their pitch, these distances can only be maintained within wide tolerances, fins arranged one behind the other in the direction of air flow are usually not within a common plane , but they are more or less staggered behind each other. In this way, however, the free passage space for the air is divided and split, and narrow gaps are formed between the mutually facing ends in the air flow of successive slats, which on the one hand hold entrained dirt, e.g.
- Unwanted zinc bridges give starting points and thus additionally narrow the gaps locally in such a way that water which sets in as ripening can prematurely block the passage channels.
- strip-shaped fins In heat exchangers made of steel, strip-shaped fins have also been used, which have two rows of recesses and, in exceptional cases, also three rows of recesses, so that accordingly two or three coils are encompassed. However, this only results in a gradual enlargement of the areas causing the heat transfer due to the elimination of some of the exchange zones to be kept clear between groups of strip lamellae.
- plate-like fins made of sheet steel which have at least as many rows 8 of recesses 5 as a section of the heat exchanger with the same fin division has coils, while within the rows 8 there are as many recesses 5, like the pipe coil in question has extensive core tubes.
- the circuit board 7 of FIG. 3 is shown broken off and shows only six of the rows 8, while only seven recesses 5 are shown within a row.
- a heat exchanger designed according to the invention is shown schematically in perspective in FIG. 4, but in order to facilitate the overview, circuit boards are only shown in regions.
- the heat exchanger of the figure is made up of a number of serially arranged, three-pass coils 1, so that three connections 11 are connected to each of the collectors 9 and 10 effecting the supply and discharge of the refrigerant and the core pipes 2, which are only partially and symbolically represented, are connected Elbows 3, 12 and 13 are connected to each other, which bridge different widths.
- the coils are held together by end plates 14 braced against them on both sides.
- the fins of the heat exchanger are arranged over the entire length of the core tubes in a constant division, but, as already mentioned, only two groups of these fins are shown for reasons of simplification.
- three sections 16, 17 and 18 follow one another, within which different divisions of the arrangement of the boards are used.
- a division of 18 mm is provided in the exemplary embodiment over four pipe coils, in the following section 17 a division of 9 mm is provided over seven pipe coils, while in the last section 18 a division of over 12 pipes 7 mm is applied.
- the gradual narrowing of the passage of air in the direction of the arrow takes into account a relatively strong water excretion on the first cooling, and that which has passed through on cooling further Air then falls off.
- Sections 17 and 20 are provided alternately in section 17 and extend only over the entire section 17 and over both section 16 and section 17. It is thereby achieved that within the section 17 the pitch of 9 mm is determined by the collar-like projections 6 of the recesses 5 of the plates 19 and 20 receiving the core tubes 2, and since every second plate 20 additionally extends over the section 16, here twice the pitch. This separation distance of 18 mm could no longer be achieved by the collar-like projections 6, since these cannot be formed so cantilevered. If separate boards were to be provided, distance-keeping aids would also have to be used.
- this is circumvented by the 9 mm lamella division being secured by the collar-like projections 6 of the alternately provided boards 19 and 20, the boards 20 additionally extending over the section 16 and therefore maintaining the double division here.
- An additional stabilization is achieved by the slight press fit of the end regions of the conical projections 6.
- the narrowest division and thus the essential heat transfer surfaces are provided in section 18.
- the boards 21 arranged here in the exemplary embodiment have twelve rows 8 of recesses 5 for core tubes 2, and the collar-like projections 6 surrounding the recesses 5 extend over 7 mm and thus ensure the division of the slats which have been pushed on.
- the heat exchanger is finished in a manner known per se: the second of the end plates 14 is pushed on and fastened, and the pipe bends 3, 12 and 13 are welded on to finish the three-pipe coils, that is to say they have three separate conduit paths.
- the pipe coils, collectors and fins or blanks generally made of steel in heat exchangers of this size, but especially these hygienic requirements, are then protected against corrosion, for example by galvanizing, and at the same time also by a suitable galvanizing, for example hot-dip galvanizing further connection and definition of the individual components is achieved.
- An unwanted zinc bridge formation is practically excluded or reduced to a minimum by the width of the only one gap 22.
- FIG. 5 shows a heat exchanger in the representation corresponding to FIG. 4, in which gaps 22 in FIG. 4 could be completely dispensed with.
- the boards 23 extend over the full depth of the heat exchanger, the boards 24 are made shorter, and the boards 25 have an even smaller depth.
- the widest division of the boards 23 is achieved, while in the following areas boards 23 and 24 alternately result in half the division, and in the outlet-side section the boards 23, 24 and 25 have the narrowest division and offer the largest share of heat transfer surfaces.
- FIG. 6 shows a heat exchanger of the same type for comparison, which in a manner known per se has a vertically running fin 26 for two levels of coils.
- the lamellae are set to different pitches in individual rows or one behind the other and separated by gaps 27 to form a number of compensation zones. Since, in this example of a conventional construction, nine groups of fins are arranged one behind the other, there are eight gaps which are kept narrow to reduce the reduction in the size of heat-transfer surfaces.
- FIG. 7 there is already the risk of zinc bridges 28 being formed during the galvanizing, and in operation there is a risk of foreign bodies being carried in the air to be cooled, which is further increased by zinc bridges that have already been formed becomes.
- the heat exchangers designed according to the invention are characterized by extensive use of space as well as by favorable distribution of the approach of the water which is separated out on cooling, so that dead times given by thawing and cleaning the heat exchanger only occur after longer operating phases and thus the percentage useful life of the heat exchanger is increased.
- the necessary cleaning processes can be carried out more easily and more completely than is the case with known heat exchangers by essentially smooth surfaces and avoidance of excess end faces as well as the mechanically stable and corrosion-resistant structure, so that the hygiene required for freezing or shock freezing of food is also improved .
- the inventive design prevents the cleaning-resistant settling of organic residues and prevents the bacterial contamination that often occurs in such heat exchangers by removing nutrient media and improving cleaning options.
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft einen aus Stahl gebildeten Wärmetauscher hoher Leistung zum spontanen Einfrieren insbesondere von Lebensmitteln mit einer Anzahl von jeweils innerhalb einer gemeinsamen Ebene S-förmig ausgebildeten, durch mittels Rohrbogen miteinander verbundene Rohre gebildete, beidendig an Sammler angeschlossenen Rohrschlangen, deren Kernrohre in vorgegebenen Teilungen angeordnete Lamellen durchgreifen, die mit in Reihen vorgesehenen Löchern ausgestattet sind, deren Randbereiche kragenartig seitlich vorstehen.
- Zum spontanen Einfrieren bspw. von Lebensmitteln in laufender Produktion sind hygienisch einwandfreie Wärmetauscher hoher Leistung erforderlich, die entsprechend große wärmetauschende Flächen erfordern. Üblich ist es, Gruppen von mäanderförmig geführten Rohrschlangen parallel zu einem Block zusammengefaßt vorzusehen und mit den Wärmeübergang durch große gebotene Flächen verbessernden Lamellen auszustatten. Um einen auch gegen energische Reinigungsmaßnahmen mechanisch widerstandsfähigen und gegen wirkungsvolle Reinigungsmittel chemisch resistenten und damit höchsten Hygieneansprüchen genügenden Aufbau zu erreichen, sind die Rohrschlangen sowie die von ihnen durchdrungenen Lamellen aus Stahl zu fertigen und mit einer Rohre und Lamellen verbindenden und schützenden Feuerverzinkung zu stabilisieren.
- Da die hindurchtretende Luft zyklisch geführt wird und aus dem Gefriergut nicht unerhebliche Mengen von Feuchtigkeit aufnimmt, werden die den Kühlschlangen zugeordneten Lamellen eintrittsseitig in relativ weiter Teilung angeordnet und erst in in Durchtrittsrichtung der Luft folgenden Abschnitten in engerer Teilung vorgesehen. Damit wird erreicht, daß in dem letzten Abschnitt durch enge Teilung erhebliche, den Wärmeübergang fördernde Flächen unterzubringen sind, während eingangsseitig der eintretenden Luft Feuchtigkeit entzogen wird, ohne daß die aufgrund des ausgeschiedenen Wassers sich auf den Lamellen absetzenden Reifkristalle die zwischen den Lamellen verbliebene Distanz vorzeitig zuzusetzen vermögen und damit einen vorzeitigen Abtauzyklus erforderlich werden lassen.
- Im allgemeinen wird bei aus Stahl aufgebauten Wärmetauschern je Rohrschlange eine sich über diese erstreckende, streifenförmige Lamelle vorgesehen, es sind aber bereits auch streifenartige Lamellen eingesetzt worden, die zwei oder, in einigen Fällen auch drei, Lochreihen enthalten und damit für zwei bzw. höchstens drei Rohrschlangen anwendbar sind. Unliebsam macht sich bemerkbar, daß in Durchtrittsrichtung der Luft hintereinander angeordnete Lamellenstreifen auch bei vorgegebener gleicher Teilung nicht innerhalb gemeinsamer Ebenen stehen, sondern durch bei der Herstellung unvermeidliche Toleranzen gegeneinander statistisch versetzt sind. Um eine Einschnürung einer zwischen zwei Lamellenstreifen gebildeten Passage durch einen folgenden Lamellenstreifen zu vermeiden, ist es daher erforderlich, die Lamellenstreifen mit verringerter Breite so auszuführen, daß zwischen ihnen Austauschzonen freibleiben, die jedoch auch bei geringer Breite durch ihre große Anzahl die Summe der zum Wärmeaustausch zur Verfügung stehenden Lamellenoberflächen nachteilig einschränken. Schwierigkeiten bereitet bei üblichen Wärmetauschern aber auch die Eintrittszone, bei der zur Berücksichtigung des Reifansatzes so große Teilungsabstände zu wählen sind, daß diese durch die kragenförmigen Ansätze der Ausnehmungen sich nicht mehr einstellen lassen; im allgemeinen werden Lamellen, deren Teilungsabstände die maximal mögliche Höhe der kragenförmigen Ansätze überschreiten, beim Einbringen der Lamellen durch deren Distanz wahrende Holzleisten gesichert. Nach deren Entnahme jedoch können im Laufe des Transportes und der weiteren Bearbeitung, bspw. der Feuerverzinkung, unerwünschte und sich nachteilig auswirkende Verschiebungen auftreten.
- Die Erfindung geht daher von der Aufgabe aus, der Gattung entsprechende Lamellen von aus Stahl gefertigten Wärmetauschern derart weiterzubilden, daß die Anzahl erforderlich werdender, die die Wärmeübertragung bewirkenden Oberflächen reduzierender Austauschzonen auf ein Mindestmaß gesenkt wird und gleichzeitig auch die mögliche Kragenhöhe überschreitende Distanzen von Lamellen sicher eingehalten werden.
- Gelöst wird diese Aufgabe, indem eine größere Anzahl einander parallel angeordneter Rohrschlangen ihnen gemeinsame, als Platine ausgebildete Lamellen durchgreift. Hierbei wurde als zweckmäßig erkannt, in enger Teilung vorgesehene Lamellen sich mindestens über den gesamten, für diese Teilung vorgesehenen Breitenbereich erstrecken zu lassen. Andererseits ist es aber auch möglich, Lamellen unterschiedlicher Breiten vorzusehen, die zur Bildung mehrerer Breitenbereiche unterschiedlicher Teilung periodisch wechselnd angeordnet werden. Bewährt hat es sich in jedem Falle, Platinen vorzusehen, die mehr als sechs Reihen zu mindestens je fünfzehn Ausnehmungen aufweisen.
- Im einzelnen sind die Merkmale der Neuerung anhand der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit dieses darstellenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen hierbei:
- Figur 1
- anhand einer ausschnittsweisen Darstellung eine mit Lamellen auszustattende Rohrschlange,
- Figur 2
- im abgebrochenen Querschnitt eine Durchbrechung einer Lamelle,
- Figur 3
- eine platinenartig ausgebildete Lamelle,
- Figur 4
- perspektivisch-schematisch einen Wärmetauscher,
- Figur 5
- perspektivisch-schematisch einen weiteren Wärmetauscher,
- Figur 6
- in gleicher Darstellung zum Vergleiche einen Wärmetauscher herkömmlicher Lamellenanordnung, und
- Figur 7
- einen die Anordnung der Lamellen deutlicher darstellenden vergrößerten Ausschnitt der Fig. 6.
- In der Fig. 1 ist schematisch, abgebrochen und im mittleren Bereiche unterbrochen eine einzügige Rohrschlange 1 dargestellt. Sie ist aus haarnadelartig gebogenen Rohren hergestellt, deren gerade verlaufende Schenkel als Kernrohre 2 bezeichnet werden, wobei jeweils die freien Enden zweier Kernrohre durch angeschweißte Rohrbogen 3 verbunden sind, so daß ein durchgehendes, mäanderförmig verlaufendes Rohr entsteht, dessen Kernrohre den Wärmeübergang vermittelnde Lamellen 4 aufzunehmen vermögen. Ein Ausschnitt einer Lamelle 4 ist vergrößert, geschnitten und beidseitig abgebrochen in Fig. 2 dargestellt. Zum Durchgreifen der Kernrohre sind Ausnehmungen 5 vorgesehen, deren Randbereiche durch Stanzen, Drücken und dergleichen kragenförmig zu Ansätzen 6 umgelegt sind, die durch ihre Länge beim Aneinanderreihen von Lamellen deren gegenseitige Distanz und damit deren Teilung zu bestimmen vermögen. Die leicht konische Verjüngung des Ansatzes 6 zu seinem freien Ende hin erleichtert einerseits das Aufschieben der Lamelle 5 auf Kernrohre 2 mit der etwas trichterförmig geöffneten Ausnehmung 5 voran. Gleichzeitig aber erlaubt diese Konizität des Ansatzes 6 bei entsprechender Preßpassung seines freien Endes gegebenenfalls auch eine Montage in Abständen, welche die mögliche maximale Länge des Absatzes 6 überschreiten, wobei einmal eingestellte Lagen von Lamellen sicher eingehalten werden, ohne daß zur Sicherung der Distanz Holzleisten oder dergleichen benötigt würden. Die geringe zusätzliche ringförmige Erweiterung im Bereiche der Ausnehmung 5 ergibt beim Anlegen an das freie Ende des Ansatzes 6 der vorhergehenden Lamelle 4 einen sicheren Halt ohne die Gefahr des Aufspaltens dieses freien Endes durch in diesem bei der Umformung gebildete Risse, und in jedem Falle werden bei der Feuerverzinkung dem Überzugsmetall feste, ausgedehnte Ansatzflächen geboten.
- Üblicherweise werden bei großen Wärmetauschern streifenförmige Lamellen verwendet, die nur jeweils eine Reihe von Ausnehmungen 5 aufweisen, und die sich bspw. über eine Rohrschlange erstrecken. Da beim Aneinanderreihen von Lamellen 4 auf Kernrohren 2 zwar deren Ansätze 6 den Abstand der Lamellen und damit deren Teilung bestimmen, diese Abstände aber nur innerhalb weiter Toleranzen einhaltbar sind, befinden sich üblicherweise im Wärmetauscher in Durchtrittsrichtung der Luft hintereinander angeordnete Lamellen nicht innerhalb einer gemeinsamen Ebene, sondern sie stehen mehr oder weniger gegeneinander versetzt hintereinander. Hierdurch aber wird der freie Durchtrittsraum für die Luft unterteilt und aufgespalten, und zwischen den einander zugewandten Enden im Luftstrom aufeinanderfolgender Lamellen werden enge Spalte gebildet, die einerseits mitgerissenem Schmutz, bspw. auch hinweggeblasenen Teilchen des Gefriergutes, Halt geben, und die andererseits bei der Verzinkung unerwünschten Zinkbrücken Ansatzpunkte geben und damit die Spalte zusätzlich lokal derart verengen, daß als Reif sich ansetzendes ausgeschiedenes Wasser die Durchtrittskanäle vorzeitig zu sperren vermag. Man hat daher die als Streifen ausgebildeten Lamellen der Rohrschlangen so schmal ausgebildet, daß zwischen ihnen ein als Austauschzone dienender Freiraum verbleibt, der zweckmäßig ein Mehrfaches des Teilungsabstandes beträgt, und der ein Umströmen und eine Neuverteilung der die Lamellen durchsetzenden Luft gewährleistet. Damit aber sind die den Wärmeübergang bestimmenden Flächen unliebsam eingeschränkt.
- Man hat bei aus Stahl hergestellten Wärmetauschern auch schon streifenförmige Lamellen verwendet, die zwei Reihen von Ausnehmungen und, in Ausnahmefällen, auch drei Reihen von Ausnehmungen aufweisen, so daß dementsprechend zwei oder drei Rohrschlangen gemeinsam umgriffen werden. Hiermit ergibt sich jedoch nur eine graduelle Vergrößerung der den Wärmeübergang bewirkenden Flächen durch das Entfallen einiger der zwischen Gruppen von Streifenlamellen freizuhaltenden Austauschzonen.
- Nach der Erfindung dagegen werden jedoch aus Stahlblech bestehende, platinenartig ausgebildete Lamellen verwendet, die mindestens so viele Reihen 8 von Ausnehmungen 5 aufweisen, als ein Abschnitt des Wärmetauschers mit gleicher Lamellenteilung Rohrschlangen aufweist, während innerhalb der Reihen 8 jeweils so viele Ausnehmungen 5 vorgesehen sind, wie die betreffende Rohrschlange an zu umfassenden Kernrohren aufweist. Die Platine 7 der Fig. 3 ist abgebrochen dargestellt und zeigt nur sechs der Reihen 8, während innerhalb einer Reihe nur sieben Ausnehmungen 5 dargestellt sind.
- Ein gemäß der Erfindung ausgebildeter Wärmetauscher ist in Fig. 4 perspektivisch-schematisch dargestellt, wobei jedoch zur Erleichterung der Übersicht Platinen nur bereichsweise gezeigt sind. Der Wärmetauscher der Figur ist aus einer Anzahl von hintereinander angeordneten, jeweils dreizügigen Rohrschlangen 1 aufgebaut, so daß an die die Zuführung und Abführung des Kältemittels bewirkenden Sammler 9 und 10 jeweils drei Anschlüsse 11 angeschlossen sind und die nur zum Teil und symbolisch dargestellten Kernrohre 2 durch Rohrbogen 3, 12 und 13 miteinander verbunden sind, die unterschiedliche Weiten überbrücken. Zusammengehalten werden die Rohrschlangen durch beidseitig gegen sie verspannte Endbleche 14.
- Die Lamellen des Wärmetauschers sind über die gesamte Länge der Kernrohre in jeweils gleichbleibender Teilung angeordnet, jedoch, wie bereits bemerkt, sind aus Gründen der Vereinfachung nur zwei Gruppen dieser Lamellen gezeigt. In Durchsatzrichtung der Luft, durch den Pfeil 15 angedeutet, folgen aufeinander drei Abschnitte 16, 17 und 18, innerhalb deren unterschiedliche Teilungen der Anordnung der Platinen zur Anwendung gelangen. Im in Pfeilrichtung 15 vorne liegenden Abschnitt 16 ist im Ausführungsbeispiel über vier Rohrschlangen hinweg eine Teilung von 18 mm vorgesehen, im folgenden Abschnitt 17 ist über sieben Rohrschlangen hinweg eine Teilung von 9 mm vorgesehen, während im letzten Abschnitt 18 über zwölf Rohre hinweg eine Teilung von 7 mm angewendet wird. Die beim Luftdurchtritt in Pfeilrichtung sich stufenweise verengende Teilung berücksichtigt eine beim ersten Kühlen relativ starke Wasserausscheidung, die beim weiteren Abkühlen der hindurchgetretenen Luft dann abfällt.
- Im Abschnitt 17 sind alternierend Platinen 19 und 20 vorgesehen, die sich nur über den gesamten Abschnitt 17 sowie sowohl über den Abschnitt 16 als auch über den Abschnitt 17 erstrecken. Damit wird erreicht, daß innerhalb des Abschnittes 17 die Teilung von 9 mm durch die kragenartigen Ansätze 6 der die Kernrohre 2 aufnehmenden Ausnehmungen 5 der Platinen 19 und 20 bestimmt wird, und da jede zweite Platine 20 sich zusätzlich über den Abschnitt 16 erstreckt, wird hier der doppelte Teilungsabstand eingehalten. Dieser Teilungsabstand von 18 mm könnte durch die kragenartigen Ansätze 6 nicht mehr erreicht werden, da sich diese nicht so stark auskragend ausbilden lassen. Es müßten also, wollte man getrennte Platinen vorsehen, zusätzlich die Distanz wahrende Hilfsmittel eingesetzt werden. Nach der Neuerung wird dieses umgangen, indem die Lamellenteilung von 9 mm durch die kragenartigen Ansätze 6 der alternierend vorgesehenen Platinen 19 und 20 gesichert wird, wobei die Platinen 20 sich zusätzlich über den Abschnitt 16 erstrecken und daher hier die doppelte Teilung einhalten. Eine zusätzliche Stabilisierung wird durch den leichten Preßsitz der Endbereiche der konisch ausgebildeten Ansätze 6 erreicht.
- Die engste Teilung und damit die wesentlichen wärmeübertragenden Flächen sind im Abschnitt 18 vorgesehen. Die hier angeordneten Platinen 21 weisen im Ausführungsbeispiel zwölf Reihen 8 von Ausnehmungen 5 für Kernrohre 2 auf, und die die Ausnehmungen 5 umgebenden kragenartigen Ansätze 6 erstrecken sich über 7 mm und sichern damit die Teilung der aufgeschobenen Lamellen.
- Beim Übergang vom Abschnitt 16 zum Abschnitt 17 sind keine besonderen Maßnahmen zu treffen, da die Platinen 20 sich ja einteilig und damit fluchtend über beide Abschnitte erstrecken. Zwischen den Abschnitten 17 und 18 jedoch ist zwischen den einander zugewandten Enden der Platinen 19 und 20 einerseits sowie 21 andererseits eine Lücke 22 als Austauschzone freigehalten worden, um das Überströmen der Luft vom Abschnitt 16 zum Abschnitt 17 ohne die Strömung beeinträchtigende Engpässe zu ermöglichen. Da der Wärmetauscher nur eine einzige solche Lücke 22 zwischen Platinen aufweist, kann sie mit einer Weite ausgeführt werden, welche Brückenbildungen während des Verzinkens oder im Gebrauch durch eingeblasene Lebensmittelreste oder durch ausfrierendes, sich ansetzendes Wasser sicher unterbindet. Durch das Entfallen weiterer Austauschzonen zwischen Abschnitten ergibt sich damit neben der Erleichterung des Aufschiebens der Platinen bei der Fertigung eine optimale Ausnutzung des zur Verfügung stehenden Raumes für wärmeübertragende Flächen.
- Nach Aufschieben der Lamellen erfolgt die Fertigstellung des Wärmetauschers in an sich bekannter Weise: Es wird das zweite der Endbleche 14 aufgeschoben und befestigt, und die Rohrbogen 3, 12 und 13 werden zur Fertigstellung der hier dreizügigen, d.h., drei getrennte Leitungspfade aufweisenden Rohrschlangen angeschweißt. Die bei Wärmetauschern dieser Größenordnung, insbesondere jedoch dieser hygienischen Ansprüche, im allgemeinen aus Stahl gefertigten Rohrschlangen, Sammler und Lamellen bzw. Platinen werden anschließend, bspw. durch Verzinkung, gegen Korrosion geschützt, wobei durch eine geeignete Verzinkung, bspw. Feuerverzinkung, gleichzeitig auch eine weitere Verbindung und Festlegung der einzelnen Komponenten erreicht wird. Eine unerwünschte Zinkbrückenbildung wird hierbei durch die Weite der nur einen Lücke 22 praktisch ausgeschlossen bzw. auf ein Minimum reduziert.
- Figur 5 zeigt einen Wärmetauscher in der der Fig. 4 entsprechenden Darstellung, bei der auf Lücken 22 der Figur 4 vollständig verzichtet werden konnte. Hierbei erstrecken sich die Platinen 23 über die volle Tiefe de Wärmetauschers, die Platinen 24 sind kürzer ausgeführt, und die Platinen 25 weisen eine noch geringere Tiefe auf. Damit wird eingangsseitig, bezeichnet durch den den Luftstrom symbolisierenden Pfeil 15, die weiteste Teilung der Platinen 23 erzielt, während im folgenden Bereiche Platinen 23 und 24 wechselnd die halbe Teilung ergeben, und im austrittsseitigen Abschnitt die Platinen 23, 24 und 25 die engste Teilung aufweisen und den größten Anteil der wärmeübertragenden Flächen bieten.
- In Fig. 6 ist zum Vergleich ein gleichartiger Wärmetauscher dargestellt, der in an sich bekannter Weise für jeweils zwei Ebenen von Rohrschlangen eine vertikal verlaufende Lamelle 26 aufweist. Die Lamellen sind in einzelnen Reihen oder hintereinanderliegenden Reihen auf unterschiedliche Teilungen eingestellt und durch Lücken 27 zur Bildung einer Anzahl von Ausgleichszonen voneinander getrennt. Da bei diesem Beispiel einer herkömmlichen Konstruktion neun Gruppen von Lamellen jeweils hintereinander aufgestellt sind, ergeben sich acht Lücken, die zur Verminderung der Verkleinerung wärmeübertragender Flächen schmal gehalten sind. Damit ergibt sich, wie der vergrößerte Ausschnitt der Fig. 7 zeigt, bereits bei der Verzinkung die Gefahr der Bildung von Zinkbrücken 28, und im Betriebe die Gefahr des Ansetzens von in der zu kühlenden Luft mitgeführten Fremdkörpern, die zudem durch bereits gebildete Zinkbrücken noch erhöht wird.
- Die gemäß der Erfindung ausgeführten Wärmetauscher zeichnen sich durch weitgehende Raumausnutzung ebenso aus wie durch günstige Verteilung des Ansatzes des beim Abkühlen ausgeschiedenen Wassers, so daß durch Wiederauftauen und Reinigen des Wärmetauschers gegebene Totzeiten erst nach jeweils längeren Betriebsphasen anfallen und damit die prozentuale Nutzungsdauer des Wärmetauschers erhöht wird. Auch die erforderlichen Reinigungsvorgänge lassen sich durch im wesentlichen glatte Flächen und Vermeidung überzähliger Stirnflächen sowie den mechanisch stabilen und korrosionsbeständigen Aufbau leichter und vollständiger durchführen als dieses bei bekannten Wärmetauschern der Fall ist, so daß auch die beim Einfrieren bzw. Schockfrieren von Lebensmitteln erforderliche Hygiene verbessert wird. Durch den Fortfall der üblichen Querschnittsverengungen und, mit diesen verbunden, nischen- und hohlraumbildenden Zinkbrücken unterbindet die erfindungsgemäße Ausbildung das reinigungsresistente Absetzen organischer Reste und verhindert durch die Entziehung von Nährböden sowie verbesserte Reinigungsmöglichkeiten die an sich bei derartigen Wärmetauschern oft auftretenden bakteriellen Kontaminationen.
Claims (8)
- Aus Stahl gebildeter Wärmetauscher hoher Leistung und Hygiene zum spontanen Einfrieren insbesondere von Lebensmitteln mit einer Anzahl von jeweils innerhalb einer gemeinsamen Ebene S-förmig ausgebildeten, durch mittels Rohrbogen miteinander verbundene Rohre gebildete, beidendig an Sammler angeschlossenen Rohrschlangen, deren Kernrohre in vorgegebener Teilung angeordnete Lamellen durchgreifen, die mit in Reihen vorgesehenen Ausnehmungen ausgestattet sind, deren Randbereiche kragenartig seitlich vorstehen,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Lamellen als breite Platinen (7, 19 bis 21, 23 bis 25) ausgebildet sind und eine größere Anzahl von Reihen (8) von Ausnehmungen (5) aufweisen, die jeweils von einer ein- oder mehrzügigen Rohrschlange (1) durchgriffen werden und daß die Teilungsabstände der Platinen in Strömungsrichtung (15) der durchsetzenden Luft stufenweise verringert sind. - Wärmetauscher nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß in Breitenbereichen (Abschnitten 16 und 17) periodisch wechselnd Platinen (19, 20) unterschiedlicher Breite vorgesehen sind. - Wärmetauscher nach Ansprüchen 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß in enger Teilung vorgesehenen Platinen (18) sich über den für diese Teilung vorgesehenen Breitenbereich (Abschnitt 18) erstrecken und zwischen diesen und Platinen (16, 17) eines benachbarten Breitenbereiches (Abschnitt 17) Lücken (22) einer Breite bestehen, die mindestens deren Teilungsweite entspricht. - Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
gekennzeichnet durch
Platinen (7, 19, 20, 21) mit mehr als sechs Reihen (8) mit je mindestens fünfzehn Ausnehmungen (5). - Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß aus den Ausnehmungen (5) der Platinen (7) herausgedrückte Ansätze (6) sich zu ihrem freien Ende hin leicht konisch verjüngen. - Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß aus den Ausnehmungen (5) der Platine (7) herausgedrückte Ansätze (6) an ihrem in die Platine (7) übergehenden Ende eine ringförmige, dem Außendurchmesser des freien Endes der Ansätze (6) angepaßte ringförmige Erweiterung aufweisen. - Wärmetauscher nach Anspruch 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß freie Enden von Ansätzen (6) in Ausnehmungen (5) oder deren ringförmige Erweiterungen jeweils vor ihnen stehender Platinen (7) distanzsichernd eingreifen. - Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
gekennzeichnet durch
eine Rohrschlangen und Platinen überziehende und verbindende Feuerverzinkung.
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