DE3235712A1 - Gegenstrom-waermetauscher - Google Patents

Description

Wilfred Schönmann Zürich/Schweiz

Gegenstrom-W.ärmetauscher

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gegenstrom-Wärmetauscher mit zwei in Gegenrichtung anströmbaren, einen Verdampfer bzw. einen Kondensator bildenden Registerhälften, die strömungsverbunden sind und in denen sich ein flüssiges Arbeitsmedium befindet, sowie mit einer der variablen Einstellung der Neigung des Registers dienenden Kippvorrichtung.

Kippbare Gegenstrom-Wärmetauscher dieser Art bestehen aus zwei Registerhälften, die durch eine Anzahl einzelner Wärmeröhre verbunden oder auch durch nur ein Rohr gebildet sind, in welchen sich ein flüssiges Arbeitsmittel befindet. Eine die beiden Registerhälften unterteilende dichte Schottwand trennt dabei die im Gegenstrom fliessenden Luftströme. Hierbei bewirkt die auf der sogenannten warmen Seite mit dem Luftstrom züge-

führte Wärme ein Verdampfen der Arbeitsflüssigkeit. Auf der kalten Seite des Gegenstrom-Wärmetauschers hingegen kondensiert der Dampf und gibt seine Wärme über die wirksame Arbeitsfläche des Wärmetauscher an den kalten Luftstrom ab. Der Kreislauf des Arbeitsmittels wird dabei durch Schwerkraft aufrecht erhalten, indem die Flüssigkeit von der höher liegenden "kalten" Registerhälfte, die einen Kondensator bildet, zur tiefer liegenden "warmen" Registerhälfte, die einen Verdampfer bildet, zurückfliesst.

Verringert man nun die Neigung, wofür der Gegenstrom-Wärmetauscher mit einer Kipp-Vorrichtung ausgerüstet ist, rinnt das flüssige Arbeitsmittel weniger rasch zur Verdampferseite zurück, womit der innere Kreislauf verzögert wird und die Anordnung - trotz sonst gleichen Bedingungen - weniger Wärme überträgt.

Damit kann der Gegenstrom-Wärmetauscher als regelbare Wärmerückgewinnungs-Einheit zur Reduzierung der Verluste von Heiz- und Kälteenergie zum Beispiel in Klimaanlagen, Lüftungsanlagen, Kälteanlagen, Trock-

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nungsanlagen u.a.m. eingesetzt werden.

Für das Kippen des Gegenstrom-Wärmetauschers steht dieser bei bekannten Ausführungsformen mittig auf einer Wippe auf, wobei aussen am Rahmen über ein Stellgestänge ein Stellmotor angreift.

Nachteilig bei solchen Anordnungen ist nun, dass sich mit dem veränderlichen Kippen auch die Lage der Luft-Durchtrittsflächen bezüglich der festen Kanalanschlüsse verändert, was bei der Herstellung der Kanalanschlüsse im.betreffenden Luftströmungssystem grosse Probleme aufwirft. In der Regel müssen dabei entweder die Querschnitte der Kanalanschlüsse erheblich überdimensioniert oder wesentliche Strömungsverluste inkauf genommen werden.

Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen kippbaren Gegenstrom-Wärmetauscher so auszugestalten, dass sich für die Installation Festanschlüsse ergeben, ohne dabei die Funktionsfähigkeit des Wärmetauschers einzuschränken.

Dies wird nun erfindungsgemäss erreicht durch ein, das aus dem Verdampfer und dem Kondensator bestehende Register vollständig umgebendes Gehäuse mit von der Anström- bzw. Abströmseite der Registerhälften distanzierten, Durchströmöffnungen im Gehäuse begrenzenden Anschlussflanschen für den Anschluss von äusseren Systemkanälen, wobei der Strömungsweg mindestens zwischen den Anströmflachen des Verdampfers bzw. den An- und Abströmflächen des Kondensators und den betreffenden Anschlussflanschen mindestens teilweise durch flexible, balgförmige Manschetten begrenzt ist.

Durch diese Massnahmen ist es nunmehr möglich, installationsseitig mit genau dimensionierten Festanschlüssen zu arbeiten, die durch die Anschlussflanschen am Gehäuse gegeben sind. Hierbei wird die Kippfähigkeit des Registers in keiner Weise eingeschränkt, da die jeden Strömungsverlust verhindernden flexiblen, balgförmigen Manschetten der RelatiwerSchiebung zwischen Register und Gehäuse ohne bleibende Deformation folgen können.

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Hierbei kann die seitliche Ausdehnung des Gehäuses in der Strömungsebene wesentlich dadurch verringert werden, wenn die Kippvorrichtung Mittel zum Einmitten des Registers im Gehäuse in Abhängigkeit seiner Kipplage umfasst.

Dies lässt sich auf sehr einfache und praktisch wartungs- und störungsfreie Weise so erreichen, dass die Kippvorrichtung ein Seilzugsystem mit zwei voneinander distanzierten Seilsträngen umfasst, an deren freien Enden das Register schmalseitig aufgehängt ist und die über Umlenkrollen am Gehäuse geführt sind*

Hierbei ist es von Vorteil, wenn die Umlenkrollen in der LängserStreckung des Registers verschiebbar angeordnet sind, wodurch eine der Kippbewegung kontinuierlich folgende Einmittung des Registers im Gehäuse erreicht wird.

Diese Kippbewegung in der einen oder anderen Richtung kann stufenlos dadurch erreicht werden, dass die Seilstränge mit einer von aussen zugänglichen Stellspindel

-loin Wirkungsverbindung stehen.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemässen Gegenstrom-Wärmetauschers kann darin gesehen werden, dass die balgförraige Manschette mindestens zwischen der Anströmseite des Kondensators und dem zugehörigen Anschlussflansch des Gehäuses einen Isolationsmantel aufweist, was eine Vereisung und damit eventuelle Zerstörung der Manschette ausschliesst.

Für den Einbau von Zusatzaggregaten in das Gehäuse des Gegenstrom-Wärmetauschers ist es weiter von Vorteil, wenn sich zwischen der Anströmfläche des Verdampfers bzw. der Abströmfläche des Kondensators und der zugehörigen Manschette je ein mit dem Register kippbarer, starrer Zwischenstutzen erstreckt.

Damit wird es möglich, dass im Zwischenstutzen mindestens des Verdampfers ein Benetzungssystem angeordnet ist.

Entsprechend ist es dann zweckmässig, wenn dem Ver-

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dämpfer ein Tropfenabscheider nachgeschaltet ist und zudem im Gehäuse unterhalb des Tropfenabscheiders eine Tropfschale angeordnet ist.

Eine beispielsweise Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes ist nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in schematischer Darstellung in Draufsicht einen erfindungsgemässen Gegenstrom-Wärmetauscher;

Fig. 2 eine Seitenansicht der Anordnung gemäss Fig. und

Fig. 3 eine Frontansicht der Anordnung gemäss Fig.

Gemäss den Darstellungen umfasst der erfindungsgemässe Gegenstrom-Wärmetauscher ein sogenanntes Register 3 mit zwei·, bezüglich deren Luftströmungsdurchdringung voneinander getrennten Registerhälften 1 und 2, von denen die eine Registerhälfte 1 hier einen Verdampfer

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und die andere Registerhälfte 2 einen Kondensator bilden. Wie einleitend ausführlich beschrieben, befindet sich im Register 3 ein flüssiges Arbeitsmedium, durch das der verdampferseitig strömenden Luft Wärme entzogen und der kondensatorsextigen Luft Wärme zugeführt wird, wobei die Kipplage des Registers ein Mass für die übertragene Wärmemenge ist.

Solche Anordnungen sind soweit bekannt.

Erfindungsgemäss ist nun das Register 3 von einem Gehäuse 4 umschlossen, wobei dieses Gehäuse Durchströmöffnungen 5-8 aufweist, welche von Anschlussflanschen 9 für den Anschluss von äusseren Systemkanälen 10 umgeben sind. Wie die Darstellungen erkennen lassen, sind diese Anschlussflansche 9 von den An- bzw. Abströmseiten des Registers 3 distanziert, m.a.W. ist . das Gehäuse 4 um einiges breiter wie das Register 3.

Weiter ist erfindungsgemäss der Strömungsweg zwischen der Anströmfläche des Verdampfers 1 und dem Gehäuse-Anschlussflansch 9 der Durchströmöffnung 5> zwischen

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der Anströraflache des Kondensators 2 und dem Anschlussflansch 9 der Durchströmöffnung 7; sowie zwischen der Äbströmflache des Kondensators 2 und dem Anschlussflansch 9 der Durchströmöffnung 8 je durch eine flexible, balgförmige Manschette 11 bzw. 12 begrenzt. Hierbei ist zur Verhinderung einer Versteifung der Manschette in Folge Vereisung im Bereich der Anströmseite des Kondensators 2 die Manschette 12 von einem Isolierbalg 13 umgeben, wobei der Ringspalt zwischen den beiden Manschetten 12 und 13 mit irgend einem Medium, beispielsweise Luft gefüllt sein kann.

Es ist bereits hier erkennbar, dass installationsseitig mit genau dimensionierten Festanschlüssen, nämlich den Gehäuse-Anschlussflanschen 9, für die Systemkanäle gearbeitet werden kann, völlig unabhängig der Kippvorgänge am Register 3 und ohne Einschränkung der Kippfähigkeit dieses Registers, da die flexiblen, balgförmigen Manschetten der Relativverschiebung zwischen dem Register und den einzelnen Gehäuse-Anschlussflanschen 9 ohne· weiteres und ohne bleibende Deformationen folgen können. Die Manschetten 11 und 12,

- 14 verhindern dabei jeden Strömungsverlust.

Entgegen der Darstellung gemäss Fig. 1 könnte natürlich auch eine Manschette zwischen der Abströmfläche des Verdampfers 1 und dem zugeordneten Anschlussflansch 9 vorgesehen sein. Dies ist aber nicht zwingend, da ausblasseitig der Abluft keine definierten Strömungswege notwendig sind. Der verbleibende Raum im Gehäuse kann deshalb der wahlweisen Aufnahme eines Tropfenabscheiders 20 und einer Tropfschale 21 dienen.

Um ferner insbesondere im Bereich des Verdampfers 1 ein Benetzungssystem 19 für hauptsächlich Reinigungszwecke einbauen zu können, sind zwischen der Anströmfläche des Verdampfers 1 bzw. der Abströmfläche des Kondensators 2 und den zugehörigen Manschetten 11 je ein mit dem Register 3 kippbarer, starrer Zwischenstutzen 18 vorgesehen.

Für ein Kippen bzw. Schrägstellen des Registers 3 gemäss seinem vorbeschriebenen Verwendungszweck und innerhalb einer geringstmöglichen seitlichen Ausdeh-

nung des Gehäuses 4 in der Strömungsebene des Systems umfasst die Kippvorrichtung erfindungsgemäss Mittel, die ein Einmitten des Registers 3 im Gehäuse 4 in Abhängigkeit seiner Kipplage gestatten. Diese Mittel bestehen aus einem Seilzugsystem mit zwei voneinander distanzierten Seilsträngen 14 und 15, an deren freien Enden das Register 3 jeweils schmalseitig aufgehängt ist. Die Seilstränge 14 und 15 sind hierbei über am Gehäuse 4 in Längserstreckung des Registers 3 verschiebbar gelagerte Umlenkrollen 16 geführt und stehen mit ihrem anderen Ende mit einer von aussen zugänglichen Stellspindel 17 gegenläufig in Wirkungsverbindung.

Wie nun ohne weiteres insbesondere aus Fig. 3 entnommen werden kann, mittet sich das Register 3 beim mehr oder weniger starken Kippen infolge einer auf die Rollen 16 seitlich verschiebend einwirkenden Schwerpunktverlagerung selbsttätig ein, so dass sich der seitliche Kippraum auf ein Minimum beschränken lässt, was eine äusserst kompakte Bauweise ermöglicht.

Die Mittel zum Einmitten des Registers 3 im Gehäuse

In Abhängigkeit seiner Kipplage bleiben allerdings nicht auf das vorbeschriebene System beschränkt. Hierbei kann sowohl die Seilführung anders verlaufen, etwa mit einer oberen Stellspindel, als auch an Stelle der Seilführung hydraulische Stellmittel vorgesehen sein.

Aus dem Vorbeschriebenen ergibt sich somit ein kippbarer Gegenstrom-Wärmetauscher von robuster und kompakter Bauweise, der den gestellten Anforderungen vollumfänglich gerecht wird.

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Leerseite

Claims (10)

1. Patentansprüche

   r
   1.) Gegenstrom-Wärmetauscher mit zwei in Gegenrichtung

   anströmbaren, einen Verdampfer bzw. einen Kondensator bildenden Registerhälften, die strömungsverbunden sind und in denen sich ein flüssiges Arbeitsmedium befindet, sowie mit einer der variablen Einstellung der Neigung des Registers dienenden Kippvorrichtung, gekennzeichnet durch ein, das aus dem Verdampfer (1) und dem Kondensator {2) bestehende Register (3) vollständig umgebendes Ge-

   häuse (4) mit von der Anström- bzw. Abströmseite

   ■ der Registerhälften (1,2) distanzierten, Durch-

   • Strömöffnungen (5-8) im Gehäuse (4) begrenzenden

   j Anschlussflanschen (9) für den Anschluss von äus-

   seren Systemkanälen (10), wobei der Strömungsweg mindestens zwischen den Anströmflachen des Ver

   dampfers (1) bzw. den An- und Abströmflachen des Kondensators (2) und den betreffenden Anschlussflanschen (9) mindestens teilweise durch flexible, · balgförmige Manschetten (Hu. 12) begrenzt ist.
2. 2. Gegenstrom-Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kippvorrichtung Mittel zum Einmitten des Registers (3) im Gehäuse (4) in Abhängigkeit seiner Kipplage umfasst.
3. 3. Gegenstrom-Wärmetauseher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kippvorrichtung ein Seilzugsystem mit zwei voneinander distanzierten Seilsträngen (14,15) umfasst, an deren freien Enden das Register (3) schmalseitig aufgehängt ist und die über Umlenkrollen (16) am Gehäuse (4) geführt sind.
4. 4. Gegenstrom-Wärmetauseher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkrollen (16). in der LängserStreckung des Registers (.3) verschiebbar angeordnet sind.
5. 5. Gegenstrom-Wärmetauseher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Seilstränge (14,15) mit einer von aussen zugänglichen Stellspindel (17) in Wirkungsverbindung stehen.
6. 6. Gegenstrom-W.ärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die balgförmige Manschette (12) mindestens zwischen der Anströmseite des Kondensators (2) und dem zugehörigen Anschlussflansch (9) des Gehäuses (4) einen Isolationsmantel (13) aufweist.
7. 7. Gegenstrom-Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich zwischen der Änströmflache des Verdampfers (1) bzw. der Abströmfläche des Kondensators (2) und der zugehörigen Manschette (11) je ein mit dem Register (3) kippbarer, starrer Zwischenstutzen (18) erstreckt.
8. 8. Gegenstrom-Wärmetauscher nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Zwischenstutzen (18) mindestens des Verdampfers (1) ein Benetzungssystem (19) angeordnet ist.
9. 9. Gegenstrom-Wärmetauscher nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass dem Verdampfer (1) ein Tropfenabscheider (20) nachgeschaltet ist.

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10. 10. Gegenstrom-Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass int Gehäuse {4) unterhalb des Tropfenabscheiders (20) eine Tropfschale (21) angeordnet ist.