DE10248904B3 - Schlangenkühler - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Schlangenkühler. Es ist die Aufgabe gestellt, im laufenden Produktions- und Überwachungsbetrieb unterschiedliche Medien zeitgleich sehr genau zu temperieren. Die Aufgabe wird gelöst durch das Schaffen eines Kühlersystems, das aus parallel geschalteten Modulen besteht.

Description

• Die Erfindung betrifft einen Schlangenkühler, der als Kühlvorrichtung für Labor und Industrie, ausgebildet ist.
• Es sind seit langem Kühlvorrichtungen bekannt, die durch Wärmetausch Flüssigkeiten temperieren. Im vorliegenden Fall geht es um Schlangenkühler zur Temperierung von nicht aggressiven Flüssigkeiten. Einsatzgebiet sind weite Bereiche der Technik, insbesondere aber das Temperieren (Kühlen) von Analysenflüssigkeiten.
• Bekannt sind Kühler, bei denen der gesamte Kühlprozeß in einem Mantelrohr stattfindet. Diese sind zum Beispiel derart aufgebaut, dass durch ein zentrales Rohr Kühlflüssigkeit strömt. Die Kühlflüssigkeit wird an einem Ende in das Rohr eingespeist, das andere Ende des Rohres ist offen. Die Kühlflüssigkeit tritt aus, verzweigt sich unter Bildung von gewünschten Turbulenzen und strömt an Kühlerschlangen entlang zurück an eine Abflußöftnung. Auf diesem Weg kühlt die Flüssigkeit das Medium, das sich in den Kühlerschlangen befindet, die um das zentrale Rohr gewendelt sind. Kühler dieser Art haben als sogenannte Linearkühler Akzeptanz gefunden.
• Dieses System hat sich bewährt und wird weit verbreitet eingesetzt. Es hat allerdings den Nachteil, dass sich die Temperatur der Kühlflüssigkeit auf dem Weg von der Austrittsöffnung aus dem zentralen Rohr bis zur Abflußöftnung aus dem Mantelrohr erhöht, so dass derjenige der Austrittsöffnung nächstgelegene Wendel am wenigsten gekühlt wird. Es gelingt nicht, eine gleichmäßige Kühlung aller Wendel, die um das zentrale Rohr angeordnet sind, zu gewährleisten. Das ist aber wünschenswert in all den Fällen, in denen ein Analyt gekühlt werden soll, dessen Temperatur auf die Messgenauigkeit einen merklichen Einfluß ausübt. Die Ursache dieses Nachteils ist darin zu sehen, dass die Kühlflüssigkeitsmenge begrenzt ist, so dass auch nicht durch ein Überangebot an Kühlflüssigkeit Abhilfe geschaffen werden kann.
• Die gebräuchlichen Kühler dieser Art werden derart gefertigt, dass auf das Zentralrohr gewickelten drei bis fünf Wendel, von denen jeder eine unterschiedliche zu küh lende Flüssigkeit enthalten kann, in ein Mantelrohr eingeführt werden, in dem an vorbestimmter Stelle Öffnungen für anzuschweißende Stutzen vorgesehen sind, an denen die Flüssigkeit aus dem Wendel zu- und abgeführt wird. Das ist aufwendig, weil technische Präzisionsarbeit geleistet werden muß. Die Ursache für diesen Nachteil liegt im Konstruktionsprinzip des Kühlers begründet.
• In der DE 44 25 585 A1 wird ein Benzinkühler beschrieben, bei dem in einer Außenhaut ein konzentrischer zylindrischer Verdrängungskörper befestigt ist, der eine Rohrwendel trägt, welche das zu kühlende Medium durch den von. Kühlflüssigkeit durchströmten Raum leitet. Ziel der Erfindung ist die Optimierung des Wärmeaustausches in den engen räumlichen Grenzen eines Kfz-Motorraumes.
• Die GB 919.331 beschreibt den Wärmeaustausch zwischen gasförmigen Stoffen in einer in sich geschlossenen System, wobei eine recht aufwändige technische Anordnung der Rohrleitungen die Anlage insgesamt kompliziert.
• In Ansehen des Standes der Technik hat die Erfindung das Ziel, ein preisgünstiges Kühlsystem zu schaffen, in dem drei bis fünf, auch weniger oder mehr Wendel unter Beibehaltung des Prinzips der Wicklung von Wendeln oder Kühlerschlangen, die von einem zu kühlenden Medium durchströmt werden, um ein Zentralrohr mit Kühlflüssigkeit, das sich in einem Mantel befinden, angeordnet sind. Das Kühlsystem soll transportabel und zuverlässig einsetzbar sein.
• Die Erfindung hat die Aufgabe, die zeitgleiche Kühlung unterschiedlicher Medien in einem einzigen Kühlsystem zu sichern, das robust aufgebaut ist, auch unter schwierigen klimatischen Bedingungen arbeiten kann und dabei einfach in der technischen Herstellung ist.
• Die Aufgabe wird mit einem Schlangenkühler gelöst, der die Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweist.
• Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, das Kühlsystem au Modulen aufzubauen, die jedes für sich unabhängig funktionieren und in beliebiger Weise und Menge aneinandergefügt werden können. Dabei soll in technisch einfacher Weise die Kühlung der Module parallel erfolgen, wobei deren Anordnung in Reihe den Ansprüchen und Gewohnheiten der Nutzer entspricht.
• Die Aufgabe wird erfindungsgemäß derart gelöst, dass zunächst ein zentrales Rohr derart angeordnet wird, dass es von Kühlflüssigkeit durchströmt wird. In eine Eintrittsöffnung strömt Kühlflüssigkeit ein, am anderen offenen Ende tritt diese aus.
• Auf dieses zentrale Rohr für die Kühlflüssigkeit, das sich seinerseits in einem Mantelrohr befindet, werden vorgefertigte Module aufgefädelt. Die Module sind gegeneinander erfindungsgemäß durch Scheiben getrennt, die im Außendurchmesser dem Mantelrohr entsprechen, im Innendurchmesser dem Rohr für die Kühlflüssigkeit. Die Scheiben dichten die Module gegeneinander ab und werden in technisch einfacher Weise befestigt, zum Beispiel durch eine Dreipunktschweißung. Jedes Modul enthält jeweils einen Zuleitungs- und einen Ableitungsstutzen für die gewickelte (gewendelte) Kühlerschlange.
• Das zentrale Kühlerflüssigkeitsrohr enthält in jedem Modul eine Öffnung, aus der Kühlerflüssigkeit austreten kann, die Kühlerwendel umspült und durch eine Austrittsöffnung im Mantel das Modul verlässt. Die Austrittsöffnung ist als Stutzen ausgebildet, der ein Ventil trägt, zum Beispiel ein Kugelventil, durch dessen partielle Öffnung die Menge Kühlflüssigkeit bestimmt wird, die das Modul durchströmt. Auch andere flüssigkeitsstrombegrenzende Absperr- oder Dosiervorrichtungen sind möglich.
• Die Austrittsöffnung für Kühlerflüssigkeit aus dem zentralen Zuführungsrohr und die Ableitungsöffnung für die Kühlerflüssigkeit aus dem Modul sind zweckmäßigerweise mit größtmöglichem Abstand voneinander angeordnet, um gute Kühlung und entsprechende Turbulenzen der Kühlflüssigkeit im Modul zu gewährleisten.
• Die auf das die Kühlflüssigkeit transportierende zentrale Rohr aufgefädelten Module werden in einen Mantel, der vorzugsweise als Zylinder ausgebildet ist, eingeführt und entsprechend positioniert. Gegeneinander sind sie durch die beschriebenen Scheiben abgedichtet. Es sind prinzipiell beliebig viele Module aufzubringen, doch wird ihre zweckmäßige Zahl je nach Breite und Leistungsanforderung zwischen drei und zehn, bevorzugt fünf und acht, variieren.
• In einer zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung wird der die Module umgebende Mantel mit den Zuführungs- und Ableitungsstutzen für die Kühlerwendel und dem Ableitungsstutzen für die Kühlerflüssigkeit ebenfalls modulgerecht um die Einheit herum ausgebildet. Es wird dann das Modul, bestehend aus der Kühlerwendel und dem Mantelabschnitt, auf das zentrale Rohr aufgefädelt und die Module werden nach Einbringen der bezeichneten Scheibe aneinander geschweißt. Das ist mit einem Schweißautomaten möglich.
• Der erfindungsgemäße Kühler besteht demnach aus einem zentralen Rohr, das Kühlflüssigkeit heranführt, darum angeordneten Kühlerschlangen, welche das zu kühlende Mittel enthalten, wobei jede Kühlerschlange ein Modul bildet, das vom benachbarten durch eine abdichtende Scheibe getrennt ist. In jedem Modul tritt aus dem zentralen Rohr Kühlflüssigkeit aus, umspült die Kühlerwendel und verlässt das Modul durch einen regelbaren flüssigkeitsstrombegrenzenden Abfluß. In ihrer Wirkung sind die Module parallel geschaltet, in ihrer Anordnung entsprechen sie dem bekannten und am Markt akzeptierten Linearkühler.
• Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht in der vereinfachten Herstellung eines entsprechenden Kühlers, in der Variabilität der Modulanzahl, in der zuverlässigen Temperierung der zu kühlenden Medien auf eine vergleichbare Temperatur. Ein bevorzugtes Einsatzgebiet des erfindungsgemäßen Kühlers ist deshalb die Analytik, zum Beispiel die Kraftwerksanalytik. Hier sind Analytströme gleichzeitig auf eine vorgegebene Messtemperatur zu kühlen und unterschiedlichen Messvorrichtungen zuzuführen.
• Im folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in der Zeichnung dargestellt.

1

Segmentrohr

2

Führungsrohr (Kühlwasserzuführung)

3

Kühlwassereintritt Segment 1

4

Kühlwassereintritt Segment 2

5

Kühlwassereintritt Segment 3

6

Kühlwasserrückführung Segment 1

7

Kühlwasserrückführung Segment 2

8

Kühlwasserrückführung Segment 3

9

Medieneingang Segment 1

10

Medieneingang Segment 2

11

Medieneingang Segment 3

12

Medienausgang Segment 1

13

Medienausgang Segment 2

14

Medienausgang Segment 3

15

Kühlschlange

Claims (10)

1. Schlangenkühler, bestehend aus einem zylindertörmigen Mantel, der zentriert ein Rohr trägt, durch welches Kühlflüssigkeit strömt und auf dem Module angeordnet sind, die aus einer Kühlerwendel bestehen, deren Zufluß- und Abflußstutzen durch den Mantel geführt sind, wobei die Module gegeneinander durch Scheiben abgedichtet sind, deren Außendurchmesser dem Mantelinnendurchmesser entsprechen und deren Innendurchmesser dem zentrierten Rohr entsprechen, das zentrierte Rohr in jedem Modul eine Kühlflüssigkeitsaustrittsöffnung trägt, der Mantel in jedem Modul eine Kühlflüssigkeitsaustrittsöffnung trägt, die mit einer flüssigkeitsstrombegrenzenden Vorrichtung versehen ist.
2. Schlangenkühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühler aus Edelstahl- besteht.
3. Schlangenkühler nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Kühler drei bis zehn Module angeordnet sind.
4. Schlangenkühler nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Kühler fünf bis sieben Module angeordnet sind.
5. Schlangenkühler nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Module parallel Kühlflüssigkeit aufnehmen.
6. Schlangenkühler nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die flüssigkeitsstrombegrenzenden Vorrichtungen an den Kühlflüssigkeitsabflussöffnungen elektronisch gesteuert und vernetzt sind.
7. Verfahren zur Herstellung von Schlangenkühlern nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Module, bestehend aus der Kühlerwendel und dem zu dem Modul gehörenden Teil des Mantels, der Abflussstutzen und Durchtrittsöffnungen für die Kühlerwendel trägt, als vorgefertigte Bauteile auf das zentrale Kühlflüssigkeitsrohr aufgefädelt und dort automatisch verschweißt werden.
8. Modul für einen Schlangenkühler nach Ansprüchen 1 bis 6, bestehend aus einer Kühlerschlange, die um ein imaginäres Innenrohr gewendelt und in einen zylinderartigen Mantel eingepasst ist, wobei die Kühlerschlange mit ihren Eintritts- und Austrittsöffnungen mit dem Mantel fest verbunden ist und der Mantel weiterhin eine Abflussöffnung für das Kühlmittel als fest angebrachten Stutzen trägt und an einer oder beiden Seiten mit einer begrenzenden Scheibe fest verbunden ist; deren Außendurchmesser dem Mantel und deren Innendurchmesser einem Zuführungsrohr für Kühlflüssigkeit entspricht, das letztendlich die Module trägt.
9. Modul nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die feste Verbindung geschweißt ist.
10. Schlangenkühler nach den Ansprüchen 1 bis 6 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Module miteinander verschweißt werden.