AT506703B1 - Modulares wärmetauschersystem - Google Patents

Description

österreichisches Patentamt AT506 703B1 2009-11-15

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft ein modulares Wärmetauschersystem mit zumindest zwei Wärmetauschereinheiten aus im Wesentlichen starrem Material, die zumindest jeweils einen von einem Medium durchströmten Strömungskanal aufweisen, sowie dessen Verwendung als Kühlsystem für die Errichtung einer Eisfläche.

[0002] Eisläufen ist eine beliebte Wintersportart, daher werden während der Kälteperiode zahlreiche Eislaufplätze errichtet. Die Kältesysteme für diese Eislaufplätze sind entweder in den Boden integriert oder werden auf einen Unterboden gelegt. So werden beispielsweise Aluminiumrohre eingesetzt, die von einem Kälteträgermedium wie z.B. Glykol-Wassergemisch durchströmt werden, wobei die Kälteverteilung über einen Wärmetauscher mithilfe eines Kälteaggregats erfolgt. Alternativ hierzu kann die Kälteverteilung auch im sogenannten Direktverdampfermodus erfolgen, wobei das Kältemittel direkt durch die Strömungskanäle fließt. Bei den üblichen Vorrichtungen werden diese Aluminiumrohre über flexible Schlauchverbindungen miteinander verbunden, oder bei permanent installierten Eislaufplatzfeldern, normalerweise als Eisenverrohrung, miteinander verschweißt. Der Aufbau eines temporären Eislaufplatzes ist daher mit einem hohen Personal- und Zeitaufwand verbunden.

[0003] Es wurde daher nach Lösungen gesucht, die diesen Aufwand für die Errichtung eines Eislaufplatzes zu verringern. Die DE 31 00 386 A1 beispielsweise zeigt eine Vorrichtung zur Herstellung einer Eislauffläche, wobei aufrollbare oder aufstapelbare Flächenelemente mit Flüssigkeitskanälen aneinander grenzbar angeordnet werden und mit kälte- und/oder wärmeerzeugenden Aggregaten in Verbindung stehen. Eine ähnliche Vorrichtung ist der AT 001.688 U1 zu entnehmen, in der eine transportierbare Matte zur Herstellung eines Wärmetauschers, insbesondere für Eislaufplätze, offenbart ist.

[0004] Bei diesen Systemen besteht der Nachteil, dass die einzelnen Felder über flexible Schlauchverbindungen miteinander verbunden sind, wobei an den Verbindungsstellen aufgrund dieser flexiblen Verbindungselemente ein schlechterer Wärmeübergang stattfindet. Zusätzlich ist an diesen Verbindungsstellen häufig ein unterschiedliches Höhenniveau feststellbar, so dass das Eis an diesen Stellen unregelmäßig wird.

[0005] Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die oben genannten Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen und ein modulares Wärmetauschersystem bereitzustellen, dass auf einfache Art transportiert und vor Ort verlegt werden kann, sowie eine gleichmäßige Eisfläche zur Verfügung stellt.

[0006] Diese Aufgabe wird durch ein modulares Wärmetauschersystem der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die zumindest zwei Wärmetauschereinheiten über ein gelenkiges Verbindungsstück zueinander verschwenkbar sind, dass sie miteinander zumindest flüssigkeitsdicht verbindbar sind. Die Verbindung der einzelnen Wärmetauschereinheiten miteinander erfolgt hierbei über eine starre Metallverbindung, so dass der Kälteübergang zwischen den Wärmetauschereinheiten und der Eisoberfläche konstant ist und somit Stellen mit schlechter Kälteübertragung vermieden werden.

[0007] In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung sind in einer ersten Position die erste Wärmetauschereinheit und zumindest eine zweite Wärmetauschereinheit parallel zueinander angeordnet und zumindest eine Wärmetauschereinheit über das gelenkige Verbindungsstück in eine zweite Position verschwenkbar. In dieser zweiten Position sind die beiden Wärmetauschereinheiten in einer Ebene angeordnet, wobei zumindest zwei Strömungskanäle der Wärmetauschereinheiten über das gelenkige Verbindungsstück zumindest flüssigkeitsdicht miteinander verbindbar sind.

[0008] In der ersten Position sind die Wärmetauschereinheiten stapelweise übereinander aufgeschichtet und können so einfach und platzsparend transportiert werden. Bei der Errichtung eines Eislaufplatzes werden die Wärmetauschereinheiten aufgelegt, wobei immer eine Wärmetauschereinheit um für gewöhnlich 180° verschwenkt wird, so dass sie mit einer benachbarten österreichisches Patentamt AT506 703 B1 2009-11-15 Wärmetauschereinheit eine einheitliche Fläche bildet. Das gelenkige Verbindungsstück fungiert hierbei als Scharnierverbindung, wobei nach dem Verschwenken der Wärmetauschereinheit die Ausgänge der Strömungskanäle der beiden benachbarten Wärmetauschereinheiten einander gegenüberliegen und verbunden werden können. Die Verbindung erfolgt hierbei flüssigkeitsdicht, damit kein Kältemittel oder Kälteträgermittel an dieser Verbindungsstelle austreten kann. Wird ein gasförmiges Kältemittel verwendet, so wird die Dichtung entsprechend ausgelegt.

[0009] Die Verbindung benachbarter Wärmetauschereinheiten ist dann besonders einfach zu bewerkstelligen, wenn die zumindest zwei Wärmetauschereinheiten mittels einer auf das gelenkige Verbindungsstück wirkenden Arretierung in der zweiten Position fixierbar sind. Hierbei wirkt die Arretierung, die beispielsweise als Einschubstift ausgebildet ist, auf das scharnierartige Verbindungsstück und bewirkt, dass die zwei Wärmetauschereinheiten an ihrer Verbindungsstelle in einer fixierten Position verbleiben.

[0010] Bei dem erfindungsgemäßen modularen Wärmetauschersystem können Wärmetauschereinheiten unterschiedlichster Art eingesetzt werden. Vorzugsweise ist jede Wärmetauschereinheit mit einer Vielzahl von Strömungskanälen versehen, wobei jeweils ein Strömungskanal mit einem Strömungskanal einer benachbarten Wärmetauschereinheit über das gelenkige Verbindungsstück zumindest flüssigkeitsdicht verbunden ist. Durch diese multiple Verbindungsstelle wird ein besonders einheitlicher Wärme- bzw. Kälteübergang gewährleistet. Damit lässt sich eine besonders gleichmäßige Eisdicke erzielen.

[0011] Alternativ hierzu können die Wärmetauschereinheiten jeweils als Platten mit einer Sammelleitung als Zulauf und einer Sammelleitung als Rücklauf ausgebildet sein, wobei die Platten über das gelenkige Verbindungsteil verschwenkbar und miteinander verbindbar sind.

[0012] Das in den Wärmetauschereinheiten zirkulierende Medium ist bevorzugter Weise eine Kühlflüssigkeit, wobei sich hierbei ein Glykol-Wassergemisch als besonders geeignet erwiesen hat.

[0013] Das erfindungsgemäße modulare Wärmetauschersystem ist besonders als Kühlsystem für die Errichtung einer Eisfläche, insbesondere eines Eislaufplatzes geeignet. Die einzelnen Wärmetauschereinheiten werden hierbei stapelweise transportiert und an Ort und Stelle aufgeklappt und miteinander verbunden.

[0014] Im Folgenden wird anhand eines nicht einschränkenden Ausführungsbeispiels mit zugehörigen Figuren die Erfindung näher erläutert. Darin zeigen: [0015] Fig. 1 eine Wärmetauschereinheit in einer Ansicht von oben, [0016] Fig. 2 einen Stapel von Wärmetauschereinheiten in einer Schrägansicht, [0017] Fig. 3 eine Detailansicht zweier Strömungskanäle von benachbarten Wärmetauschereinheiten, die über ein erfindungsgemäßes Verbindungsstück miteinander verbunden sind, [0018] Fig. 4 die Strömungskanäle aus Fig. 3 in einer zueinander verschwenkten Position, [0019] Fig. 5 eine weitere Ansicht der Strömungskanäle aus Fig. 3, [0020] Fig. 6 eine Ansicht der beiden Strömungskanäle aus Fig. 3 in verbundenem Zustand und [0021] Fig. 7 eine Frontansicht eines Wärmetauscherstapels.

[0022] In Fig. 1 ist eine Wärmetauschereinheit 1 gezeigt, die eine Vielzahl von Strömungskanälen 2 aufweist, die parallel zueinander angeordnet sind. Die Strömungskanäle 2 werden mit Hilfe zweier Stirnplatten 3 in ihrer Position fixiert, wobei die Stirnplatten 3 an den Enden der Strömungskanäle 2 angeordnet sind. Aus Fig. 2 ist deutlich ersichtlich, wie vier Wärmetauschereinheiten 1 stapelweise übereinander gelegt und über Scharnierverbindungen 4 miteinander verbunden sind. Diese Scharnierverbindung 4 ist in den Fig. 3 bis 6 vergrößert im Detail dargestellt.

[0023] In einer ersten Position sind, wie in Fig. 2 und 3 gezeigt, die Strömungskanäle 2, 2' parallel zueinander angeordnet. Hierbei sind die Stirnplatten 3, 3' gelenkig über eine scharnier- 2/7

Claims (9)

1. österreichisches Patentamt AT506 703 B1 2009-11-15 artige Verbindung miteinander verbunden, wobei diese um eine Drehachse 4 zueinander verschwend werden können. [0024] Die Stirnplatte 3 weist hierbei auf der dem Strömungskanal 2 abgewandten Seite eine Öffnung 5 auf, deren Durchmesser dem Außendurchmesser des Strömungskanals 2' entspricht. An der Stirnplatte 3' ist ein Dichtungsmittel 6, beispielsweise ein O-Ring angeordnet, um eine flüssigkeitsdichte Verbindung der beiden Strömungskanäle 2,2' zu gewährleisten. [0025] Die Fig. 4 und 5 zeigen wie der Strömungskanal 2 um die Drehachse 4 im Wesentlichen um 180° verschwend wird. Wie in Fig. 6 gezeigt, umschließt hierbei die Öffnung 5 der Stirnplatte 3 den Strömungskanal 2 im zusammengesteckten Zustand der Wärmetauscherplatten 1,1', so dass die beiden Längsachsen der Strömungskanäle 2,2' im Wesentlichen zusammenfallen. [0026] Bevorzugterweise ist beispielsweise auf der Stirnplatte 3 des Strömungsrohres 2 ein Arretierungsmechanismus vorgesehen, der mit einem entsprechenden Gegenstück auf der Stirnplatte 3' der zweiten Wärmetauschereinheit 1' formschlüssig zusammenwirkt (nicht gezeigt). Dadurch wird die Lage der beiden Strömungskanäle 2,2' zueinander fixiert. [0027] In Fig. 7 ist nochmals schematisch eine Frontansicht eines Stapels von Wärmetauschern 1,1' dargestellt, wobei jeweils eine Stirnplatte 3' mit O-Ring 6 zwischen zwei Stirnplatten 3 ohne O-Ring angeordnet ist. [0028] Üblicherweise weisen die einzelnen Wärmetauscher 1, 1' an einem ihrer Enden eine Stirnplatte 3 ohne O-Ringe auf, während an ihrem anderen Ende Stirnplatten 3 mit O-Ringen angeordnet sind. Die Strömungskanäle können aus Metall, Ethylen/Propylen-Dien-Terpolymer-(EPDM)-Mischungen oder auch Kunststoffen, wie Polyethylen, Propylen, etc. hergestellt sein. Ebenso kann das Material der Stirnplatten entsprechend ausgewählt sein. Patentansprüche 1. Modulares Wärmetauschersystem mit zumindest zwei Wärmetauschereinheiten (1,1') aus im Wesentlichen starrem Material, die zumindest jeweils einen von einem Medium durchströmten Strömungskanal (2,2') aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest zwei Wärmetauschereinheiten (1, 1') über ein gelenkiges Verbindungsstück zueinander verschwenkbar sind, sodass sie miteinander zumindest flüssigkeitsdicht verbindbar sind.
2. 2. Modulares Wärmetauschersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einer ersten Position die erste Wärmetauschereinheit (1, 1') und zumindest die zweite Wärmetauschereinheit (1, 1') parallel zu einander angeordnet sind, und zumindest eine Wärmetauschereinheit (1,1') über das gelenkige Verbindungsstück in eine zweite Position verschwenkbar ist, in der die zumindest zwei Wärmetauschereinheiten (1,1') in einer Ebene angeordnet sind, wobei zumindest zwei Strömungskanäle (2, 2') der Wärmetauschereinheiten (1, 1') über das gelenkige Verbindungsstück zumindest flüssigkeitsdicht miteinander verbindbar sind.
3. 3. Modulares Wärmetauschersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest zwei Wärmetauschereinheiten (1, 1') mittels einer auf das gelenkige Verbindungsstück wirkenden Arretierung in der zweiten Position fixierbar sind.
4. 4. Modulares Wärmetauschersystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Arretierung als Einschubstift ausgebildet ist.
5. 5. Modulares Wärmetauschersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass jede Wärmetauschereinheit (1, 1') eine Vielzahl von Strömungskanälen (2, 2') aufweist, die jeweils mit einem Strömungskanal (2, 2') einer benachbarten Wärmetauschereinheit (1, 1') über das gelenkige Verbindungsstück zumindest flüssigkeitsdicht verbindbarsind.
6. 6. Modulares Wärmetauschersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn- 3/7 österreichisches Patentamt AT506 703B1 2009-11-15 zeichnet, dass die Wärmetauschereinheiten (1,1') jeweils als Platten mit einer Sammelleitung als Zulauf und einer Sammelleitung als Rücklauf ausgebildet sind, wobei die Platten über das gelenkige Verbindungsteil verschwenkbar und miteinander verbindbar sind.
7. 7. Modulares Wärmetauschersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das in den Wärmetauschereinheiten (1,1') zirkulierende Medium eine Kühlflüssigkeit, vorzugsweise ein Glykol-Wassergemisch ist.
8. 8. Modulares Wärmetauschersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das in den Wärmetauschereinheiten (1,1') zirkulierende Medium eine Kühlflüssigkeit ist, die für eine Kühlung nach dem Direktverdampferprinzip geeignet ist.
9. 9. Verwendung des modulares Wärmetauschersystems nach einem der Ansprüche 1 bis 7 als Kühlsystem für die Errichtung einer Eisfläche, insbesondere eines Eislaufplatzes. Hierzu 3 Blatt Zeichnungen 4/7