BE1021633B1

BE1021633B1 - HEAT EXCHANGER

Info

Publication number: BE1021633B1
Application number: BE2013/0185A
Authority: BE
Original assignee: Atlas Copco Airpower, Naamloze Vennootschap
Priority date: 2013-03-20
Filing date: 2013-03-20
Publication date: 2015-12-21
Also published as: CN203810985U; DE202014002356U1

Abstract

Warmtewisselaar die een behuizing (2) omvat met minstens één primair compartiment (9) en minstens twee secundaire compartimenten (10, 11, 31) die met elkaar verbonden zijn door een buizenbundel (14) met buizen (13) -, waarbij het primair compartiment (9) gescheiden is van de secundaire compartimenten (10, 11, 31) door middel van een schot (7, 8) aan beide uiteinden van de buizenbundel (14) en waarbij deze schotten (7 en 8) zijn voorzien van doorgangen (18) waarin de buizen (13) met een uiteinde (16, 17) afdichtend gevat zitten, waarbij minstens een deel van de buizen (13) minstens met één uiteinde (17) vlottend gevat zitten in een doorgang (18) van een schot (7, 8).Heat exchanger comprising a housing (2) with at least one primary compartment (9) and at least two secondary compartments (10, 11, 31) connected by a tube bundle (14) with tubes (13) -, the primary compartment (9) is separated from the secondary compartments (10, 11, 31) by means of a baffle (7, 8) at both ends of the tube bundle (14) and these baffles (7 and 8) are provided with passages (18 ) in which the tubes (13) are sealingly mounted with one end (16, 17), whereby at least a part of the tubes (13) are held floatingly with at least one end (17) in a passage (18) of a bulkhead (7 , 8).

Description

Warmtewisselaar.Heat exchanger.

De huidige uitvinding heeft betrekking op een warmtewisselaar.The present invention relates to a heat exchanger.

Meer speciaal betreft de uitvinding een warmtewisselaar van het type dat gevormd wordt door een behuizing met meerdere compartimenten voor de gescheiden kanalisatie van minstens twee warmteoverdragende fluïdumstromen, namelijk minstens één primair compartiment voor de kanalisatie van een primaire fluïdumstroom en minstens twee secundaire compartimenten die met elkaar verbonden zijn door een buizenbundel met buizen voor de kanalisatie van een secundaire fluïdumstroom via de secundaire compartimenten en doorheen de buizenbundel, waarbij de buizenbundel zich doorheen het primair compartiment uitstrekt en het primair compartiment gescheiden is van de secundaire compartimenten door middel van een schot aan beide uiteinden van de buizenbundel en waarbij deze schotten zijn voorzien van doorgangen waarin de buizen met een uiteinde afdichtend gevat zitten.More specifically, the invention relates to a heat exchanger of the type formed by a housing with multiple compartments for the separate channeling of at least two heat transferring fluid streams, namely at least one primary compartment for the channeling of a primary fluid stream and at least two secondary compartments connected to each other are through a tube bundle with tubes for channeling a secondary fluid flow through the secondary compartments and through the tube bundle, the tube bundle extending through the primary compartment and the primary compartment being separated from the secondary compartments by a baffle at both ends of the tube bundle and wherein these baffles are provided with passages in which the tubes are sealed with an end.

Bij bekende warmtewisselaars van het voornoemde type zijn de schotten op een vaste afstand van elkaar in de behuizing aangebracht en zijn de voornoemde uiteinden van de buizen op een vaste manier op of aan de schotten bevestigd.In known heat exchangers of the aforementioned type, the baffles are arranged at a fixed distance from each other in the housing and the aforementioned ends of the tubes are fixedly attached to or on the baffles.

De behuizing en de buizenbundel zijn doorgaans vervaardigd uit materialen met een verschillende uitzettingscoëfficiëntThe housing and the tube bundle are generally made of materials with a different expansion coefficient

Zulke stijve constructie met toepassing van verschillende materialen heeft echter het nadeel dat ongewenste scheuren of vervormingen kunnen voorkomen aangezien de schotten het uitzetten en krimpen van de buizen ten gevolge van de onvermijdelijke temperatuursverschillen tussen de fluldumstromen niet kunnen volgen.Such a rigid construction with the use of different materials, however, has the disadvantage that undesirable cracks or deformations can occur since the baffles cannot follow the expansion and shrinking of the tubes due to the inevitable temperature differences between the fluid flows.

Door temperatuursverschillen kunnen er ook differentiële lengtevervormingen optreden tussen de buizen onderling, welke eveneens niet door de stijve schotten kunnen worden opgevangen.Due to temperature differences, differential length distortions can also occur between the tubes themselves, which can also not be absorbed by the rigid bulkheads.

Bij een meervoudige gecombineerde koeler zoals bekend uit het BE 1.019.332 op naam van de huidige aanvrager is dit probleem nog meer uitgesproken.With a multiple combined cooler as known from BE 1,019,332 in the name of the current applicant, this problem is even more pronounced.

Bij zulke gecombineerde koeler worden namelijk meerdere buizenbundels in eenzelfde behuizing toegepast, welke buizenbundels zich doorheen het primaire compartiment van de behuizing uitstrekken en die zorgen voor een gescheiden kanalisatie van meerdere fluïdumstromen bij verschillende temperaturen, waarbij zich nog grotere temperatuurschommelingen kunnen voordoen dan in het geval van een enkelvoudige koeler.Namely, with such a combined cooler, multiple tube bundles are used in the same housing, which tube bundles extend through the primary compartment of the housing and which provide for a separate channeling of several fluid flows at different temperatures, whereby even greater temperature fluctuations can occur than in the case of a single cooler.

Een gedeeltelijke oplossing voor het probleem is bijvoorbeeld bekend uit WO 2008/106188 waarin het schot aan één uiteinde van de bundelbundel met een secundair compartiment van de behuizing is verbonden door middel van een balg of uitzettingsverbinding.A partial solution to the problem is known, for example, from WO 2008/106188 in which the partition at one end of the bundle bundle is connected to a secondary compartment of the housing by means of a bellows or expansion joint.

Deze oplossing biedt echter nog geen oplossing voor de differentiële uitzettingen van de buizen onderling.However, this solution does not yet offer a solution for the differential expansions of the tubes themselves.

Bovendien heeft deze oplossing het bijkomend nadeel dat de warmtewisselaar hierdoor ingrijpend wordt veranderd en deze meer onderdelen nodig heeft die onderhevig zijn aan slijtage en meer ruimte in beslag neemt, welke ruimte niet steeds ter beschikking is.Moreover, this solution has the additional disadvantage that the heat exchanger is radically changed as a result of this and it requires more parts that are subject to wear and occupy more space, which space is not always available.

De huidige aanvrager heeft nog andere oplossingen bedacht die beschreven zijn in twee nog niet gepubliceerde Belgische octrooiaanvragen BE 2011/0612 en BE 2011/0690 die hierin integraal bij referentie zijn opgenomen.The current applicant has devised other solutions which are described in two unpublished Belgian patent applications BE 2011/0612 and BE 2011/0690 which are incorporated herein by reference in their entirety.

De uitvinding hierin beschreven gaat uit van een alternatieve uitvoeringsvorm die eenvoudig te realiseren is en een oplossing biedt aan één of meer van de hiervoor beschreven en/of andere nadelen.The invention described herein is based on an alternative embodiment which is simple to realize and offers a solution to one or more of the aforementioned and / or other disadvantages.

Hiertoe betreft de uitvinding een warmtewisselaar die een behuizing omvat met meerdere compartimenten voor de gescheiden kanalisatie van minstens twee warmteoverdragende fluïdumstromen, namelijk minstens één primair compartiment voor de kanalisatie van een primaire fluïdumstroom en minstens twee secundaire compartimenten die met elkaar verbonden zijn door een buizenbundel met buizen voor de kanalisatie van een secundaire fluïdumstroom via de secundaire compartimenten en doorheen de buizenbundel, waarbij de buizenbundel zich doorheen het primair compartiment uitstrekt en het primair compartiment gescheiden is van de secundaire compartimenten door middel van een schot aan beide uiteinden van de buizenbundel, waarbij deze schotten zijn voorzien van doorgangen waarin de buizen met een uiteinde afdichtend gevat zitten met als specifiek kenmerk dat minstens een deel van de buizen van de buizenbundel minstens met één uiteinde in axiale richting vlottend gevat zitten in een voornoemde doorgang van een schot en dat er een afdichting is voorzien tussen de betreffende doorgang en het betreffend vlottend uiteinde van de buis.To this end, the invention relates to a heat exchanger comprising a housing with a plurality of compartments for the separate channeling of at least two heat transferring fluid streams, namely at least one primary compartment for the channeling of a primary fluid stream and at least two secondary compartments connected to each other by a tube bundle with tubes. for channeling a secondary fluid flow through the secondary compartments and through the tube bundle, the tube bundle extending through the primary compartment and the primary compartment being separated from the secondary compartments by means of a baffle at both ends of the tube bundle, these baffles are provided with passages in which the tubes are seated with an end sealingly, with the specific feature that at least a part of the tubes of the tube bundle are seated at least with one end floating in an axial direction in an abovementioned and that a seal is provided between the respective passage and the respective floating end of the tube.

Een warmtewisselaar volgens de uitvinding biedt het voordeel dat de buizen ongehinderd in de lengte kunnen uitzetten en krimpen zonder gehinderd te worden door de aanwezigheid van de schotten vermits de vlottende uiteinden van de buizen onafhankelijk van elkaar in de doorgangen in de schotten kunnen verschuiven.A heat exchanger according to the invention offers the advantage that the tubes can expand and shrink unimpeded in the length without being hindered by the presence of the partitions since the floating ends of the tubes can slide independently of each other in the passages in the partitions.

Een ander voordeel is dat voor de vlottende uiteinden geen extra bewerkingen meer nodig zijn zoals lassen, braseren of andere verbindingstechnieken voor een vaste montage van de buizen in de schotten.Another advantage is that the floating ends no longer require any additional processing such as welding, brazing or other joining techniques for a fixed mounting of the tubes in the baffles.

De buizenbundels kunnen inderdaad eenvoudigweg met hun vlottende uiteinden in de doorgangen in de schotten worden geschoven. Een nabehandeling van de lasnaden is dan eveneens overbodig.The tube bundles can indeed simply be pushed with their floating ends into the passages in the baffles. Subsequent treatment of the weld seams is then also superfluous.

Bij voorkeur zijn alle buizen van de bundel voorzien van een vast uiteinde en een vlottend uiteinde, wat het mogelijk maakt de schotten en de buizenbundel gemakkelijk te assembleren door ze in elkaar te schuiven.Preferably, all tubes of the bundle are provided with a fixed end and a floating end, which makes it possible to assemble the partitions and the tube bundle easily by sliding them into each other.

De uitvinding is ook eenvoudig toepasbaar in warmtewisselaars met schotten die op een vaste manier in de behuizing zijn gemonteerd, wat het monteren van zulke schotten eenvoudig maakt en zonder dat hiervoor extra bewegende delen of afdichtingen nodig zijn.The invention is also easily applicable in heat exchangers with baffles mounted in a fixed manner in the housing, which makes mounting such baffles simple and without the need for additional moving parts or seals.

De uitvinding is ook bijzonder geschikt voor toepassing in een gecombineerde meervoudige koeler met meerdere bundels buizen, aangezien de grote differentiële verlengingen van de buizen te wijten aan de grote temperatuursverschillen individueel opgevangen kunnen worden doordat minstens één uiteinde van de buizen vlottend is uitgevoerd, terwijl het andere uiteinde bij voorkeur vast is uitgevoerd.The invention is also particularly suitable for use in a combined multiple cooler with multiple bundles of tubes, since the large differential extensions of the tubes due to the large temperature differences can be compensated for individually by the fact that at least one end of the tubes is floating, while the other end is preferably fixed.

Bij voorkeur zijn de buizen ronde buizen met een ronde dwarsdoorsnede en wordt de afdichting tussen een doorgang in een schot en een betreffend vlottend uiteinde van de buis in deze doorgang gevormd door een O-ring die rond dit vlottend uiteinde van de buis is aangebracht en die bij voorkeur gevat zit in een groef in de omtrekswand van de betreffende doorgang of er met andere woorden in opgesloten is door het buisuiteinde.The tubes are preferably round tubes with a round cross-section and the seal between a passage in a baffle and a respective floating end of the tube in this passage is formed by an O-ring which is arranged around this floating end of the tube and which is preferably contained in a groove in the peripheral wall of the passage in question or, in other words, is enclosed in it by the pipe end.

Volgens een praktische uitvoeringsvorm is minstens één schot samengesteld uit twee platen die met een aanliggende zijde tegen elkaar zijn aangebracht, waarbij de voornoemde O-ring opgesloten zit tussen beide platen, meer speciaal in een voornoemde groef die begrensd wordt door de aanliggende zijde van één van beide platen en door een groef die in de aanliggende zijde van de andere plaat is aangebracht langs de omtrek van de doorgang in deze plaat.According to a practical embodiment, at least one partition is composed of two plates which are arranged against each other with an abutting side, the aforementioned O-ring being enclosed between the two plates, more particularly in a aforementioned groove bounded by the abutting side of one of both plates and through a groove arranged in the adjacent side of the other plate along the circumference of the passage in this plate.

Deze uitvoeringsvorm biedt het voordeel dat de groeven in de doorgangen gemakkelijk te realiseren zijn, bijvoorbeeld door wegfrezen van de randen van de doorgangen aan één zijde van één van beide platen.This embodiment offers the advantage that the grooves in the passages are easy to realize, for example by milling away the edges of the passages on one side of one of the two plates.

Met het inzicht de kenmerken van de uitvinding beter aan te tonen, zijn hierna, als voorbeeld zonder enig beperkend karakter, enkele voorkeurdragende uitvoeringsvormen beschreven van een warmtewisselaar volgens de uitvinding, met verwijzing naar de bijgaande tekeningen, waarin: figuur 1 schematisch een doorsnede weergeeft van een enkelvoudige warmtewisselaar volgens de uitvinding en dit volgens lijn I-I in figuur 2; figuur 2 de doorsnede weergeeft volgens lijn II-II in figuur 1; figuur 3 op grotere schaal het gedeelte weergeeft dat in figuur 1 is aangeduid met F3; figuur 4 een perspectiefzicht weergeeft volgens pijl F4 in figuur 3; figuur 5 een variant van een warmtewisselaar volgens figuur 1 weergeeft; figuur 6 een doorsnede weergeeft volgens lijn VI-VI in figuur 5.With the insight to better demonstrate the characteristics of the invention, a few preferred embodiments of a heat exchanger according to the invention are described below as an example without any limiting character, with reference to the accompanying drawings, in which: figure 1 schematically represents a cross section of a single heat exchanger according to the invention and this according to line II in figure 2; figure 2 represents the section according to line II-II in figure 1; figure 3 shows on a larger scale the part which is indicated by F3 in figure 1; figure 4 represents a perspective view according to arrow F4 in figure 3; figure 5 represents a variant of a heat exchanger according to figure 1; figure 6 represents a section according to line VI-VI in figure 5.

De in figuur 1 weergegeven warmtewisselaar 1 bevat een behuizing 2 die meerdelig is uitgevoerd met een mantel 3 en een deksel 4, 5 aan beide uiteinden van de mantel 3, waarbij elk deksel 4, 5 op de mantel 3 is bevestigd door middel van bouten 6.The heat exchanger 1 shown in Figure 1 comprises a housing 2 which is of multi-part construction with a jacket 3 and a cover 4, 5 at both ends of the jacket 3, wherein each cover 4, 5 is fixed to the jacket 3 by means of bolts 6 .

De behuizing 2 is door middel van schotten 7 en 8 opgedeeld in drie van elkaar gescheiden compartimenten, namelijk een centraal gelegen primair compartiment 9 dat door de mantel 3 wordt begrensd en aan weerszijden hiervan twee secundaire compartimenten 10 en 11 die begrensd worden door de deksels 4 en 5.The housing 2 is divided by means of partitions 7 and 8 into three separate compartments, namely a centrally located primary compartment 9 which is bounded by the casing 3 and on either side thereof two secondary compartments 10 and 11 which are bounded by the covers 4 and 5.

De schotten 7 en 8 zijn op een vaste manier in de behuizing 2 bevestigd doordat zij in dit geval elk met hun omtreksrand vastgeklemd zitten tussen de mantel 3 en een deksel 4 of 5.The partitions 7 and 8 are fixed in the housing 2 in a fixed manner in that in this case they are each clamped with their peripheral edge between the casing 3 and a cover 4 or 5.

Tussen de schotten 7 en 8 en de behuizing 2 zijn langs de omtreksrand van elk schot 7 of 8 twee afdichtingen 12 voorzien, meer speciaal een afdichting 12 in de contactzone tussen het schot 7 of 8 en de mantel 3 en een andere afdichting 12 tussen het schot 7 of 8 en de contactzone met een deksel 4 of 5.Between the partitions 7 and 8 and the housing 2 two seals 12 are provided along the peripheral edge of each part 7 or 8, more particularly a seal 12 in the contact zone between the part 7 or 8 and the casing 3 and another seal 12 between the bulkhead 7 or 8 and the contact zone with a lid 4 or 5.

De secundaire compartimenten 10 en 11 zijn met elkaar verbonden door een reeks evenwijdige stijve buizen 13 van een buizenbundel 14 die zich dwars doorheen het primair compartiment 9 uitstrekken en die, in dit voorbeeld, doch niet noodzakelijk, voorzien zijn van een reeks vinnen 15 uit een warmtegeleidend materiaal die over de buizen 13 zijn geschoven. In de weergegeven uitvoeringsvorm zijn de buizen 13 uitgevoerd als buizen met een ronde doorsnede, doch, de uitvinding is niet als dusdanig beperkt vermits tevens andere vormen van buizen kunnen worden toegepast, zoals bijvoorbeeld buizen 13 met een ovale doorsnede of met een nog andere vorm van doorsnede.The secondary compartments 10 and 11 are connected to each other by a series of parallel rigid tubes 13 of a tube bundle 14 which extend through the primary compartment 9 and which, in this example, but not necessarily, are provided with a series of fins 15 from a thermally conductive material slid over the tubes 13. In the embodiment shown, the tubes 13 are designed as tubes with a round cross-section, but the invention is not limited as such, since other forms of tubes can also be used, such as, for example, tubes 13 with an oval cross-section or with yet another form of intersection.

De buizen 13 zijn met hun uiteinden 16 en 17 op een afdichtende manier gevat in doorgangen in de schotten 7 en 8 zodat in de warmtewisselaar het primair compartiment 9 volledig gescheiden is van de secundaire compartimenten 10 en 11.The tubes 13 are enclosed in a sealing manner with their ends 16 and 17 in passages in the partitions 7 and 8 so that in the heat exchanger the primary compartment 9 is completely separated from the secondary compartments 10 and 11.

Het primair compartiment 9 is voorzien van een ingang 19 en een uitgang 20 voor de kanalisatie van een primaire fluïdumstroom doorheen het primaire compartiment 9 rond en over de buizen 13 van de buizenbundel 14 en dwars op de lengterichting X-X' van de buizen zoals weergegeven met pijlen Q1.The primary compartment 9 is provided with an inlet 19 and an outlet 20 for channeling a primary fluid flow through the primary compartment 9 around and over the tubes 13 of the tube bundle 14 and transversely to the longitudinal direction XX 'of the tubes as shown with arrows Q1.

Het secundair compartiment 10 is voorzien van een ingang 21 voor de kanalisatie van een secundaire fluïdumstroom doorheen de buizen 13 van de buizenbundel 14 zoals aangegeven met de pijlen Q2 en via het andere secundair compartiment 11 dat daartoe voorzien is van een uitgang 22.The secondary compartment 10 is provided with an inlet 21 for channeling a secondary fluid flow through the tubes 13 of the tube bundle 14 as indicated by the arrows Q2 and via the other secondary compartment 11 which is provided with an outlet 22 for this purpose.

In het geval van figuur 1 zit één uiteinde 16 van de buizen 13, het zogenaamd vast uiteinde 16, vast in een doorgang 18 van het schot 8, althans vast in axiale richting X-X', terwijl het andere uiteinde 17, het zogenaamd vlottend uiteinde 17, vlottend gevat zit in een doorgang 18 van het andere schot 7 op een manier dat het vlottend uiteinde 17 vrij in axiale richting X-X' kan bewegen in de doorgang 18.In the case of Figure 1, one end 16 of the tubes 13, the so-called fixed end 16, is fixed in a passage 18 of the baffle 8, at least fixed in the axial direction X-X ', while the other end 17, the so-called floating end 17, floatingly mounted in a passage 18 of the other baffle 7 in such a way that the floating end 17 can move freely in axial direction XX 'in the passage 18.

Het vast uiteinde 16 is in het weergegeven voorbeeld dwars doorheen het schot 8 aangebracht en aan de zijde van het aangrenzend secundaire compartiment 11 aan het schot 8 bevestigd.In the example shown, the fixed end 16 is arranged transversely through the partition 8 and attached to the partition 8 on the side of the adjacent secondary compartment 11.

Om axiaal te kunnen bewegen, heeft het vlottende uiteinde 17 een lichte radiale speling 23 in de doorgang 18.In order to be able to move axially, the floating end 17 has a slight radial play 23 in the passage 18.

Deze speling 23 tussen de doorgang 18 en de buis 13 wordt afgedicht door middel van een afdichting 24 rond het betreffende uiteinde 16,17 van de buis 13, welke afdichting 24 in dit geval is uitgevoerd in de vorm van een O-ring die gevat zit in een groef 25 in de omtrekswand van de betreffende doorgang 18.This play 23 between the passage 18 and the tube 13 is sealed by means of a seal 24 around the relevant end 16,17 of the tube 13, which seal 24 in this case is in the form of an O-ring that is mounted in a groove 25 in the peripheral wall of the respective passage 18.

In het geval van figuur 1 is het schot 7 samengesteld uit twee platen 7A en 7B die met een aanliggende zijde 26, 27 tegen elkaar zijn aangebracht en die voorzien zijn van een overeenstemmend gatenpatroon met ronde gaten, respectievelijk 18A en 18B, die samen de doorgangen 18 van het schot 7 bepalen, waarbij deze gaten een diameter D18A en D18B hebben die iets groter is dan de buitendiameter D13 van de buizen 13.In the case of Figure 1, the partition 7 is composed of two plates 7A and 7B which are arranged against each other with an adjacent side 26, 27 and which are provided with a corresponding hole pattern with round holes, 18A and 18B, which together form the passages 18 of the baffle 7, wherein these holes have a diameter D18A and D18B which is slightly larger than the outer diameter D13 of the tubes 13.

In de aanliggende zijde 27 van de plaat 7B is langs de omtrek van elk gat 18B een groef of sponning 28 verwezenlijkt, bijvoorbeeld door uitfrezen of boren op een grotere diameter D28 dan de diameter D13 ter vorming van een schouder 29.In the abutting side 27 of the plate 7B a groove or groove 28 is realized along the circumference of each hole 18B, for example by milling or drilling on a larger diameter D28 than the diameter D13 to form a shoulder 29.

De voornoemde O-ring 24 zit opgesloten tussen de beide platen 7A en 7B, meer speciaal tussen de voornoemde schouder 29 en de aanliggende zijde 26 van de plaat 7A, welke samen de voornoemde groef 25 in de omtrekswand van de doorgang 18 begrenzen.The aforementioned O-ring 24 is confined between the two plates 7A and 7B, more particularly between the aforementioned shoulder 29 and the abutting side 26 of the plate 7A, which together define the aforementioned groove 25 in the peripheral wall of the passage 18.

Op deze manier kan zulke groef 25 relatief gemakkelijk worden gerealiseerd.In this way, such a groove 25 can be realized relatively easily.

Het vlottend buisuiteinde 17 steekt niet volledig doorheen het schot 7 maar stopt in axiale richting X-X' op een afstand H van de naar het secundair compartiment gerichte zijde van het schot 7. Doordat de vlottende buisuiteinden 17 niet dienen te worden gebraseerd, moeten zij ook niet voorbij de voornoemde zijde uitsteken in het compartiment 10. Hierdoor kunnen de buizen 13 korter zijn dan in het geval van de traditionele koelers met buizen die aan beide uiteinden moeten uitsteken om te worden gebraseerd en met een vergelijkbare capaciteit. Dit brengt een kostenbesparing met zich mee op gebied van grondstoffen.The floating tube end 17 does not protrude completely through the partition 7, but stops axially XX 'at a distance H from the side of the partition 7 directed towards the secondary compartment. Because the floating tube ends 17 do not have to be brazed, they must not protruding beyond the aforementioned side into the compartment 10. As a result, the tubes 13 may be shorter than in the case of the traditional coolers with tubes which must protrude at both ends to be brazed and with a comparable capacity. This entails cost savings in the area of raw materials.

De samenstellende platen 7A en 7B van het schot 7 zijn ten opzichte van elkaar afgedicht door middel van een dichting 30 die zich rond het geheel van doorgangen 18 voor de buizenbundel 14 uitstrekt in een groef die in één of in beide aanliggende zijden 26 en/of 27 van de twee platen is aangebracht.The constituent plates 7A and 7B of the baffle 7 are sealed relative to each other by means of a seal 30 which extends around the whole of passages 18 for the tube bundle 14 in a groove which in one or both adjacent sides 26 and / or 27 of the two plates is fitted.

De huidige uitvinding is niet beperkt tot uitvoeringsvormen waarbij het schot 7 is samengesteld uit twee platen 7A en 7B, vermits het schot 7 tevens uit één plaat kan bestaan, waarbij in de doorgangen voorzieningen zijn getroffen voor het aanbrengen van een afdichting, bijvoorbeeld in de vorm van een groef in de omtrekswand van de betreffende doorgangen waarin een O-ring kan worden aangebracht. Tevens kan het schot 7 uit meer dan twee samenstellende platen bestaan, waarbij elke doorgang al dan niet meerdere groeven kan bevatten voor de plaatsing van afdichtingen.The present invention is not limited to embodiments in which the partition 7 is composed of two plates 7A and 7B, since the partition 7 can also consist of one plate, provisions being made in the passages for applying a seal, for example in the form of a groove in the peripheral wall of the respective passages into which an O-ring can be fitted. The partition 7 can also consist of more than two component plates, wherein each passage may or may not contain several grooves for the placement of seals.

Het gebruik van een warmtewisselaar volgens de uitvinding is niet verschillend van een traditionele warmtewisselaar en is als volgt.The use of a heat exchanger according to the invention is not different from a traditional heat exchanger and is as follows.

Gelijktijdig wordt een primaire fluïdumstroom Ql doorheen het primaire compartiment 9 gekanaliseerd kruiselings over de buizen 13 van de buizenbundel 14 en wordt een secundaire fluïdumstroom Q2 met een hogere of lagere temperatuur doorheen de buizen 13 van de buizenbundel 14 geleid.At the same time, a primary fluid flow Q1 is channeled through the primary compartment 9 crosswise over the tubes 13 of the tube bundle 14 and a secondary fluid flow Q2 with a higher or lower temperature is passed through the tubes 13 of the tube bundle 14.

Via de wand van de buizen 13 heeft er een warmteoverdracht plaats van het warmere fluïdum naar het koudere fluïdum.Via the wall of the tubes 13, a heat transfer takes place from the warmer fluid to the colder fluid.

Door de temperatuursverschillen kunnen de buizen 13 samen gaan uitzetten maar ook verschillen ten opzichte van elkaar.Due to the temperature differences, the tubes 13 can expand together, but they can also differ with respect to each other.

Doordat de buizen 13 met één vlottend uiteinde 17 in axiale richting X-X' vlottend zijn aangebracht in de doorgangen 18 van het schot 7, kunnen alle buizen 13 individueel ongehinderd uitzetten of krimpen, waardoor er geen ongewenste spanningen kunnen ontstaan in de buizen 13 en in de schotten 7 en 8 die zouden kunnen leiden tot scheuren of vervormingen.Because the tubes 13 with one floating end 17 are arranged in axial direction XX 'in the passages 18 of the baffle 7, all tubes 13 can expand or shrink individually without hindrance, so that undesired stresses cannot arise in the tubes 13 and in the bulkheads 7 and 8 that could lead to cracks or deformations.

De schotten 7 en 8 en de buizen 13 kunnen derhalve ook dunner en lichter worden uitgevoerd wat kan leiden tot een extra materiaal- en gewichtsbesparing en een efficiëntere warmteoverdracht.The partitions 7 and 8 and the tubes 13 can therefore also be made thinner and lighter, which can lead to an additional saving of material and weight and a more efficient heat transfer.

Alhoewel de buizen 13 bij voorkeur één vast uiteinde 16 en één vlottend uiteinde 17 hebben, is het niet uitgesloten dat beide uiteinden vlottend zijn uitgevoerd.Although the tubes 13 preferably have one fixed end 16 and one floating end 17, it is not excluded that both ends are designed to be floating.

Het is ook niet uitgesloten dat alle vlottende uiteinden 17 gesitueerd zijn in één en hetzelfde schot 7 of 8 en alle vaste uiteinden 16 in het andere schot 8 of 7. De vlottende uiteinden 17 kunnen bijvoorbeeld afwisselend in het ene of in het andere schot zijn voorzien.It is also not excluded that all floating ends 17 are situated in one and the same partition 7 or 8 and all fixed ends 16 in the other partition 8 or 7. The floating ends 17 can for instance be provided alternately in the one or in the other partition .

Het is duidelijk dat de behuizing 2 niet noodzakelijk meerdelig moet zijn uitgevoerd, alhoewel dit wel handig is voor de assemblage en het onderhoud.It is clear that the housing 2 does not necessarily have to be made in multipart, although this is useful for assembly and maintenance.

Het is niet uitgesloten dat mogelijk beide uiteinden van een klein aantal buizen 13 van de buizenbundel zijn uitgevoerd als een vast uiteinde, alhoewel het de voorkeur geniet dat alle buizen 13 minstens één vlottend uiteinde 17 bezitten.It is not excluded that possibly both ends of a small number of tubes 13 of the tube bundle are designed as a fixed end, although it is preferred that all tubes 13 have at least one floating end 17.

In figuur 5 is een variante weergegeven van een warmtewisselaar 1 volgens de uitvinding in de vorm van een dubbele gecombineerde warmtewisselaar met twee gescheiden buizenbundels 14A en 14B die zich doorheen een gezamenlijk primair compartiment 9 uitstrekken, elk voor het gescheiden kanaliseren van twee secundaire fluïdumstromen, respectievelijk Q2A en Q2B, elk met een eigen temperatuur die verschillend is van de temperatuur van de primaire fluïdumstroom Q1.Figure 5 shows a variant of a heat exchanger 1 according to the invention in the form of a double combined heat exchanger with two separate tube bundles 14A and 14B extending through a common primary compartment 9, each for separately channeling two secondary fluid flows, respectively Q2A and Q2B, each with its own temperature that is different from the temperature of the primary fluid stream Q1.

Elke buizenbundel 14 is voorzien van twee halfcirkelvormige schotten 7 en 8, respectievelijk 7A en 8A voor de buizenbundel 14A en 7B en 8B voor de buizenbundel 14B, welke schotten elk zijn voorzien van afdichtingen 12 ten opzichte van de behuizing 2 die zich uitstrekken rond het geheel van doorgangen 18 in het betreffend schot.Each tube bundle 14 is provided with two semi-circular baffles 7 and 8, 7A and 8A for the tube bundle 14A and 7B and 8B for the tube bundle 14B, which baffles are each provided with seals 12 relative to the housing 2 which extend around the whole of passages 18 in the respective bulkhead.

Het bovenste gedeelte met de buizenbundel 14A van de warmtewisselaar van figuur 5 is in dit geval uitgevoerd met een ingang 21A aan één uiteinde van buizenbundel 14A en een uitgang 22A aan het andere uiteinde, waarbij de stroming in de buizen 13A dezelfde is voor alle buizen 13A van de buizenbundel 14A.The upper part with the tube bundle 14A of the heat exchanger of figure 5 is in this case provided with an input 21A at one end of tube bundle 14A and an output 22A at the other end, the flow in the tubes 13A being the same for all tubes 13A of the tube bundle 14A.

In het onderste gedeelte met de buizenbundel 14B van de warmtewisselaar 1 van figuur 5 zijn de inlaat 21B en de uitlaat 22B voorzien aan eenzelfde uiteinde van de bundelbundel 14B, namelijk in het deksel 4, waarbij aan het andere uiteinde van de buizenbundel 14B een secundair compartiment 31 is voorzien in het deksel 5 dat door middel van keerschotten 32 in deelcompartimenten is opgedeeld voor de omkering van de fluïdumstroom Q2B in de richting van het deksel 4 zoals afgebeeld in figuur 5.In the lower part with the tube bundle 14B of the heat exchanger 1 of Fig. 5, the inlet 21B and the outlet 22B are provided at the same end of the bundle bundle 14B, namely in the lid 4, with a secondary compartment at the other end of the tube bundle 14B 31 is provided in the cover 5 which is divided by means of baffle plates 32 into sub-compartments for reversing the fluid flow Q2B in the direction of the cover 4 as shown in figure 5.

Ook in het deksel 4 zijn zulke keerschotten 32 voorzien.Such baffle plates 32 are also provided in the lid 4.

De stroming in de buizen 13B van de buizenbundel 14B verloopt in dit geval in heen- en weergaande bewegingen doorheen het primair compartiment 9.The flow in the tubes 13B of the tube bundle 14B in this case proceeds in reciprocating movements through the primary compartment 9.

Naast de voordelen van de huidige uitvinding heeft een gecombineerde warmtewisselaar 1 volgens figuur 5 het bijkomend voordeel dat hij compacter kan worden uitgevoerd dan wanneer twee aparte enkele warmtewisselaars achter elkaar in de primaire fluïdumstroom Q1 zouden worden geplaatst, waardoor de gecombineerde warmtewisselaar 1 minder plaats in beslag neemt en door zijn compactheid ook minder warmteverliezen vertoont.In addition to the advantages of the present invention, a combined heat exchanger 1 according to Figure 5 has the additional advantage that it can be made more compact than if two separate single heat exchangers were placed one after the other in the primary fluid flow Q1, as a result of which the combined heat exchanger 1 took up less space. and, due to its compactness, also exhibits fewer heat losses.

Het gebruik van een gecombineerde warmtewisselaar 1 wordt bijvoorbeeld uiteengezet in de voornoemde nog niet gepubliceerde Belgische octrooiaanvragen BE 2011/0612 en BE 2011/0690, evenals in het BE 1.019.332, allen op naam van de huidige aanvrager voor toepassing in een compressorinstallatie met een droger voor de gecomprimeerde lucht. Deze octrooischriften worden beschouwd als volledig opgenomen te zijn, per referentie, in de huidige octrooiaanvraag, in het bijzonder die delen die betrekking hebben op de toepassing van een gecombineerde warmtewisselaar in een compressorinrichting.The use of a combined heat exchanger 1 is described, for example, in the aforementioned Belgian patent applications BE 2011/0612 and BE 2011/0690, as well as in BE 1,019,332, all in the name of the current applicant for use in a compressor installation with a dryer for the compressed air. These patents are considered to be fully incorporated, by reference, in the current patent application, in particular those parts relating to the use of a combined heat exchanger in a compressor device.

De huidige uitvinding is geenszins beperkt tot de als voorbeeld beschreven en in de figuren weergegeven uitvoeringsvormen, doch een warmtewisselaar volgens de uitvinding kan in allerlei vormen en afmetingen verwezenlijkt worden, zonder buiten het kader van de uitvinding te treden.The present invention is by no means limited to the embodiments described as examples and shown in the figures, but a heat exchanger according to the invention can be realized in all shapes and dimensions without departing from the scope of the invention.

Claims

Conclusions.

A heat exchanger comprising a housing (2) with a plurality of compartments (9, 10, 11, 31) for the separate channeling of at least two heat transferring fluid streams, namely at least one primary compartment (9) for the channeling of a primary fluid stream (Q1) ) and at least two secondary compartments (10, 11, 31) connected by a tube bundle (14) with tubes (13) for channeling a secondary fluid flow (Q2) through the secondary compartments and through the tube bundle (14) wherein the tube bundle (14) extends through the primary compartment (9) and the primary compartment (9) is separated from the secondary compartments (10, 11, 31) by means of a partition (7, 8) at both ends of the tube bundle (14) and in which these baffles (7 and 8) are provided with passages (18) in which the tubes (13) are sealed with an end (16, 17), characterized in that at least a part of the tubes (13) ) of the tube bundle (14) with at least one end (17) floating axially (X-X ') in a aforementioned passage (18) of a partition (7, 8) and that a seal (24) is provided between the respective passage (18) and the respective floating end (17) of the tube (13).

Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the partitions (7, 8) in the axial direction (X-X ') of the tubes (13) are fixed in the housing (2).

Heat exchanger according to claim 1 or 2, characterized in that all the tubes (13) of the tube bundle (14) are at least with one end (17) floating in axial direction (X-X ') in a said passage (18) of a shot (7, 8).

Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that all the tubes (13) of the tube bundle (14) are at least with one so-called fixed end (16) in the axial direction (X-X ') immovably mounted on or to the shot (7, 8).

Heat exchanger according to claim 4, characterized in that each tube (13) of the tube bundle (14) has a floating end (17) and a fixed end (16).

Heat exchanger according to claim 5, characterized in that the tubes (13) are arranged with their floating end (17) in a single partition (7 or 8) and with their fixed end (16) are arranged in the other partition (8) or 7).

Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the seal (24) between a passage (18) and a respective floating end (17) of the tube (13) is formed by an O-ring around this floating end (17) of the tube (13).

Heat exchanger according to one or more of the preceding claims, characterized in that the seal (24) is contained in a groove (25) in the peripheral wall of a respective passage (18) in a respective baffle (7, 8).

Heat exchanger according to claim 8, characterized in that at least one baffle (7,8) is composed of at least two plates (7A and 7B) which are arranged against each other with an abutting side (26, 27), wherein said seal ( 24) is trapped between both plates (7A and 7B), more particularly in a aforementioned groove (25) bounded by the abutting side (27) of one of the two plates (7A and 7B) and by a groove or rebate (28) ) which is arranged in the abutting side (26) of the other plate (7A) along the periphery of the passage (18B) in this plate.

Heat exchanger according to claim 9, characterized in that both plates are provided with holes (18A and 18B) which together form the passages (18) and have a diameter which, apart from a clearance, corresponds to the outer diameter of the floating end ( 17) of the tube (13) which is arranged in a respective passage (18).

Heat exchanger according to claim 10, characterized in that the two plates (7A and 7B) are sealed relative to each other by means of a seal (30) which is arranged around the whole of passages (18) corresponding to a tube bundle (14) extends.

Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the housing (2) comprises a plurality of parts (3, 4, 5), one or both baffles (7, 8) being clamped along their outer edge between two or more parts of the housing (2) and that a seal (12) is arranged at the area of the contact surface between the partitions (7, 8) and the parts (3, 4, 5) of the housing (2).

A heat exchanger according to any one of the preceding claims, characterized in that the primary compartment (9) is provided with an inlet (19) and an outlet (20) which are situated such that the primary fluid flow (Q1) crosses over or around the tubes (13) of the tube bundle (14) is channeled.

Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the canalization of the secondary fluid flow (Q2) formed by the secondary compartments (9, 10, 31) and the tube bundle (13) is provided with an input (21 ) and an outlet (22) for the secondary fluid flow (Q2).

Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that one or both secondary compartments are divided by means of baffles (32) into sub-compartments that channel the secondary fluid flow (Q2) coming from a number of tubes (13) of the bend tube bundle (14) in the opposite axial direction to channel the secondary fluid flow (Q2) through a number of other tubes (13) of the tube bundle (14).

Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the tubes (13) are rigid tubes.

Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that it is a multiple combined heat exchanger (1) with one primary compartment (9) and at least two tube bundles (14) extending through the primary compartment (9) for separation channeling two secondary fluid streams (Q2A and Q2B).

The heat exchanger according to claim 17, characterized in that each tube bundle (14A and 14B) is provided with two separate partitions (7 and 8), each of which is provided with a seal (12) with respect to the housing (2) that extends around the whole of passages (18) in the respective partition (7, 8).