CH322437A - Wärmeaustauscher - Google Patents

Description

      Wärmeaustauscher       Die     Erfindung    betrifft die Formgebung  von     Wärmeaustauschern    mit einer technisch  und wirtschaftlich     grössmöglichen    Leistung,  wobei es gleichgültig     ist,    ob die treibende  Druckdifferenz     künstlich    (Ventilator) oder  natürlich (Auftrieb) erzeugt     wird.     



  Der     Wärmeaustauscher    nach     der.Erfin-          dung    besitzt wärmeaustauschende Teile, die  als Gitter angeordnet sind und Kanäle für  das     Hindurchströmen    eines wärmeaustau  schenden Mediums. bilden,     derein    einander zu  gekehrten Wände der Kanäle parallel zuein  ander verlaufen, wobei die gesamte in Strö  mungsrichtung gemessene Kanaltiefe kleiner  ist als die Strecke der     instationären    Strö  mung und die als Parallelgitter ausgebildeten,  wärmeaustauschenden Teile in einem Schacht  angeordnet sind.  



  Als Strecke der     instationären    Strömung  wird die Länge eines Kanals verstanden,  innerhalb welcher     veränderliche    Geschwin  digkeitsprofile auftreten. Die anliegende  Zeichnung zeigt Ausführungsbeispiele der Er  findung.  



       Fig.    1 zeigt das     idealisierte    Schema des       Wärmeaustauschers.     



       Fig.    2 zeigt einen     Wärmeaustauscher    mit  wärmeaustauschenden Teilen in     einem        kon-          vergenten-divergenten    Schacht.         Fig.    3 zeigt einen     Wärmeaustauscher    in  einem gebogenen Schacht mit     aUmleitflächen     zur     Änderung    der Strömungsrichtung.  



       Fig.    4 zeigt einen     Wärmeaustauscher    in  einem Schacht, bei dem in Strömungsrich  tung gesehen der     Diffusor    vor-, die Düse  nachgeschaltet ist.  



       Fig.    5 zeigt einen     Wärmeaustauscher    im  Schnitt und in der Seitenansicht.  



       Fig.    6 zeigt den     Wärmeaustauscher    nach       Fig.    5 im Schnitt und in Draufsicht.  



       Fig.    7 zeigt den     Wärmeaustauscher    nach       Fig.    5 im Querschnitt.  



       Fig.    8 zeigt eine weitere mögliche Ausbil  dung eines.     Wärmeaustauschers    im     Schnitt     und in Seitenansicht; im Prinzip nach     Fig.    2.  



       Fig.    9 zeigt den     Wärmeaustauscher    nach       Fig.    8 im Schnitt und in Oberansicht.  



       Fig.    10 zeigt den     Wärmeaustauscher    nach       Fig.    8 im Querschnitt.  



       Fig.    11 zeigt einen     Wärmeaustauscher    im  Schnitt mit einem Ventilator vor den wärme  austauschenden     Teilen    und einem Kurz  diffusor.  



       Fig.    12 zeigt den     Wärmeaustauscher    nach       Fig.    11 um 90      gedreht.     



       Fig.    13 zeigt einen     Wärxneaustauscher    mit       einem    Ventilator     hinter    den wärmeaustau  schenden Teilen.           Fig.    14 zeigt den     Wärmeaustauscher    nach       Fig.    13 um 90  gedreht.  



       Fig.    15 zeigt     einen        Querschnitt    durch den       Wärmeaustauscher    nach     Fig.    13.  



       Fig.    16 zeigt wärmeaustauschende Teile  aus Blech     mit    aus     diesem    ausgeprägten Kurz  rippen in Oberansicht.  



       Fig.    17 zeigt     die    Teile nach     Fig.    16 im       Schnitt    und in Vorderansicht.  



       Fig.    18 zeigt die Teile nach     Fig.    16 im  Schnitt und in     Seitenansicht.     



       Fig.    19 zeigt eine weitere     Möglichkeit     eines     Wärmeaustauschers    aus Blech mit aus  geprägten Kurzrippen.  



       Fig.    20 zeigt einen Schnitt nach     Fig.    19,  von vorn gesehen.  



       Fig.21    zeigt einen     Querschnitt    nach       Fig.    19.  



       Fig.    22 zeigt einen Schnitt durch einen       Wärmeaüstauscher    in Form eines Konvek  tors, der parallel zur     Schnittebene    durch  ebene Platten begrenzt ist.  



       Fig.    23 und 24 zeigen weitere Ausbildun  gen von Konvektoren.  



  Der     Wärmesustauscher        nach.        Fig.    1 be  sitzt mehrere übereinander oder nebenein  ander     angeordnete        Wärmeaustauschflächen    1,  die parallel in einem Abstand s voneinander  angeordnet sind und eine bestimmte Breite b  aufweisen. Zwischen diesen Austauschflächen  strömt das zu erwärmende oder zu     kühlende     Medium hindurch, wobei eine     Erwärmung     oder Kühlung desselben eintritt.  



  Die wärmeaustauschenden Teile 1 sind  nach     Fig.    2 von einem Schacht 2 umgeben,  dessen     Querschnitt    sich vor und hinter den  Teilen 1 ändert,     indem    sich der Kanal einer  seits zu einer Düse 3 verjüngt und anderseits  zu einem     Diffusor    4 erweitert. Der Schacht  kann derart ausgebildet sein, dass     in    diesem  zur Umlenkung der Strömungsrichtung be  sondere     Leitflächen    5 angeordnet sind, wie       Fig.3    zeigt oder aber die Umleitung des  durchströmenden Mediums kann durch bo  genförmige Gestaltung der wärmeaustau  schenden Teile 6 selbst erfolgen.

   Schliesslich    kann zur Umleitung des durchströmenden  Mediums der Schacht selbst bogenförmig ver  laufen, wie. auch in     Fig.    3 dargestellt.  



  Die Düse oder der     Diffusor    kann in Strö  mungsrichtung des Mediums gesehen den  wärmeaustauschenden Teilen vor- oder nach  geschaltet werden. Stets bleibt jedoch der       Wärmeaustauseher        zwischen    Düse und     Dif-          fusor.     



  Die wärmeaustauschenden Teile können,  wie in     Fig.    5-7 ersichtlich, als Rippen 7 ge  ringer Tiefe ausgebildet sein, die an Hohl  körpern 8, welche von einem Heiz- oder       Kühlmittel    durchflossen werden, wärme  leitend befestigt sind. Diese Teile 7, 8 selbst  bilden Düsen und     Diffusoren,    indem die Hohl  körper 8, an denen die Gitter bildenden Rip  pen 7 befestigt sind, an     ihrem    Kopfende ab  gerundet sind, daran anschliessend eine ebene  Fläche haben und sich an ihrem hintern  Ende stark verjüngen und zu einer Schneide  auslaufen.

   Einander benachbarte Hohlkörper  bilden somit mit     ihren        zueinandergekehrten     Wänden, die parallel zueinander verlaufen,  Kanäle mit vorgeschalteter Düse und     einem     nachgeschalteten     Diffusor.    Die Kanaltiefe ist  stets     kleiner    als     die    Strecke der     instationären          Strömung.     



  Die Hohlkörper 8 können als     Hohlprofile     aus Blech     gefertigt    sein. Die Befestigung mit  den parallelen     Wärmeaustauschblechen    7 er  folgt dann dadurch, dass in diese von der Hin  terkante ausgehende Einschnitte ausgeschnit  ten sind, die einen kleineren     Umriss    als das  Profil 8 haben, damit dieses mit Druck ein  geschoben werden kann. Da das     Hohlprofil    8  etwas zusammengepresst     wird,    diese Pressung  jedoch nicht so stark ist, um seine     Elastizi-          tätsgrenze    zu überschreiten, ist die Verbin  dung der Bleche mit dem     Hohlprofil    stets fest.

    Sofern darüber hinaus noch     bessereWärme-          übergangswerte        zwischen        Hohlprofil    und Ble  chen gewünscht werden, können diese in be  kannter Weise in ein Zinkbad getaucht wer  den, um     eine    lückenhafte Verbindung der  Teile auszufüllen.  



  Die     Fig.    8, 9 und 10 zeigen weitere mög  liche     Ausführungsformen.    Der Wärmeaus-      Lauscher besteht in diesem Fall aus einem       Gusskörper,    der aus mehreren Einzelgliedern  durch     Nabenverbindung    zu     einer    grösseren  Einheit zusammengesetzt wird. Diese Einheit  ist an eine     nicht    dargestellte Wärme- oder       Kältezuführungsleitung    angeschlossen.

   An  die von einem Heiz- oder Kühlmittel durch  strömte Hohlkörper 9, gekennzeichnet durch  parallele Seitenwände, vorgeschaltete Düsen  und nachgeschaltete     Diffusoren,    sind recht  winklig flächenförmig abstehende Rippen 10  angegossen, die ebenfalls an ihrem vordern  Kopfende abgerundet sind und an ihrem  Profilende sich zu einer Schneide zuspitzen.  Es können aber auch an einem Hohlkörper  zwei Reihen 10, 10a hintereinander angeord  net sein, wobei dann     hintereinanderliegende     Rippen in der Höhe zueinander versetzt sind.  



  Die     Fig.    11 und 12 zeigen einen Wärme  austauscher in einem     konvergent-divergenten     Schacht. Die -die Kurzrippen 11 tragenden  Hohlprofile 12 sind als     Umlenkgitter    aus  gebildet und bewirken einen fächerförmigen,  über die ganze Breite verteilten Austritt des  strömenden Mediums. Die Seitenwände 13  des Schachtes lenken den divergent austre  tenden Strom wieder in eine parallele Strö  mungsbahn.

   Am Ende des Schachtes sind       Umleitflächen    14. zur Verteilung der Luft in  den Raum vorgesehen.     Fig.    13 zeigt einen  ähnlichen     Wärmeaustauscher    in einem nach  dem gleichen Prinzip arbeitenden     konver-          gent-divergenten    Schacht, wobei jedoch der  Ventilator im     Diffusor    liegt, der das Medium  durch den     Wärmeaustauscher    ansaugt und  nach hinten herausdrückt:

   Die     Hohlkörper    15  sind ebenfalls     stromlinienförmig    ausgebildet  und die Rippen 1 geringer Tiefe     sind    an  ihren Enden 16 leicht abgebogen, so dass be  nachbarte     Wärmeaustauschflächen    an ihren  Enden     Diffusoren    bilden.  



  Eine weitere Ausbildungsform zur Gestal  tung von wärmeaustauschenden Teilen nach  der Erfindung ist in den     Fig.    16 bis 21 dar  gestellt. An den von Heiz- oder Kühlmitteln  durchströmten Rohren 17 sind Bleche 18  grösserer Tiefe angebracht, die ihrerseits         unterteilt    sind in durch     Schlitze    getrennte,  ' aus der Blechebene herausstehende Blech- ;       streifen    19. Bei dem in den     Fig.    19 bis 21 dar  gestellten Rippenelement     mit    durch Schlit  zen von Blechstreifen entstandenen Einzel  rippen, sind die     'Streifen        in    vier Einzel  rippen durch     Schlitze    20 geteilt.

   Das Hohl  rohr 21 hat angenäherte Tropfenform und  steht im Winkel zur Längsachse der Blech  streifen.  



  In     Fig.    22 ist ein     Wärmeaustauscher    als  Konvektor im Schnitt     mit    . parallel zur  Schnittebene     liegenden    Begrenzungsplatten  dargestellt. Die Erwärmung erfolgt durch     die     waagrecht eingebauten hohlen, Wärmeaus  tauschenden Teile, die am     Auslass        Diffusoren     bilden, um die Luft in der Richtung der Pfeile  fächerartig zu verteilen. Die Vorderwand 23  des Konvektors kann gewölbt sein, wodurch  der Konvektor bei grösseren Bauhöhen und  bei geringer Blechstärke eine ausreichende       Steifigkeit    erhält.

   Mit 24 ist     ein    um den Dreh  punkt 25     herausklappbares    Verdunstungs  gefäss mit der     gekrümmten    vordern     Diffusor-          begrenzung    bezeichnet. 26 ist eine Regulier  klappe und hintere Begrenzung des     Diffusors.     Mit ihren zum Einsetzen nach unten     offenen     Gegenlagern 27 ist sie. in den beiden an den  Seitenbegrenzungen angebrachten Schneiden  28 gelagert. -Das     Gegengewicht    28a und     die     richtige Lage des Aufhängepunktes sorgen  für eine kraftfreie Betätigung durch die Re  gulierrolle 29. Die Vorderwand 23 verläuft  parallel zur Rückwand.

   Mit 30 sind     fächer=     artig angeordnete     Ablenkproile    am Austritt  bezeichnet, die nach vorn - hin stärker ab  lenken als zur Rückwand hin. Um die Aus  trittsöffnung zum Zwecke der Verringerung       dei    Austrittsenergie zu vergrössern, kann diese  auch auf den obern Teil der Vorderwand aus  gedehnt werden. Dabei empfiehlt sich, die  waagrechte Austrittsebene mit einer grösseren  Rundung 31 in die Vorderwand übergehen zu  lassen, um möglichst günstige Strömungsver  hältnisse zu     schaffen.    Aus Zweckmässigkeits  gründen springt die Vorderbegrenzung im  untern Teil bis zur Stelle 32 zurück.

   Die Vor  derseite des Verdunstungsgefässes 25 kann      eine     Deckplatte    besitzen, falls der     Wärmeaus-          tauscher    mit dem     Diffusor    als fertiges, selb  ständiges Aggregat verwendet     wird.    Die     Art     der Ausbildung der Vorderseite des Gerätes  sowie die     Anordnung    und Ausbildung der  ein Parallelgitter bildenden     Wärmeaustau-          scherteüe    ergibt eine düsenartige Verengung  der     Luftzuführung    bis in das Parallelgitter  hinein,

       während    die     allmähliche    Erweiterung  der Luftzuführung im letzten Teil des Par  allelgitters beginnt und anschliessend in den       Diffusor    übergeht.  



       h'ig.23    zeigt einen Konvektor, dessen  wärmeaustauschende Teile als durchgehende  Blechrippen 33 auf die     Stirnseiten    der waage  recht verlaufenden     Hohlprofile    34 aufgesetzt  sind und ein fächerförmiges     Ablenkgitter    für  einen     Diffusor    bilden.    Einen Konvektor mit     gusseisernen    wärme  austauschenden Teilen zeigt     Fig.    24. Es sind  einzelne Glieder 35 vorgesehen, deren durch  strömte Teile     stromlinienförmigen    Quer  schnitt haben und     durch    Naben 36 zu Ein  heiten     beliebiger    Länge verbunden werden.

    Die Hohlprofile 35 tragen au     ihren    Stirn  seiten Rippen 37, die ein     Umlenkgitter    bil  den, um den eintretenden Luftstrom in die  senkrechte Schachtrichtung umzulenken.  



  Da der Wärmeübergang entscheidend  durch die Tiefe der wärmeabgebenden Teile       beeinflusst        wird    und zur Erhaltung des opti  malen     Spaltverhältnisses    ohnehin     kurze    wär  meaustauschenden Teile am günstigsten sind,  haben sich Kanaltiefen von weniger als  100 mm, vorzugsweise weniger als 60 mm für  Gusseisen bzw. 40 mm     für    Blech am zweck  mässigsten erwiesen.  



  Der     Wärmeaustauscher    kann als Kon  vektor mit natürlichem Zug ausgebildet sein,  bei dem die Eintrittsebene des Gitters an  nähernd     senkrecht    verläuft und an der untern  Begrenzung des Konvektors     beginnt,    wobei  die das Gitter bildenden Teile im senkrechten       Schnitt    derart gekrümmt sind, dass sie die  annähernd waagerecht eintretende Luft in  die senkrechte Richtung umlenken. Die  Heizkörper und der     anschliessende        Diffusor       können zusammen ein selbständiges Aggregat  bilden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Wärmeaustauscher mit wärmeaustau schenden Teilen, die als Gitter angeordnet sind und Kanäle für das Hindurchströmen eines wärmeaustauschenden Mediums bilden, dadurch gekennzeichnet, dass die einander zugekehrten Wände der Kanäle parallel zu einander verlaufen, wobei die gesamte in Strömungsrichtung gemessene Kanaltiefe kleiner ist als die Strecke der instationären Strömung und die als Parallelgitter aus gebildeten, wärmeaustauschenden Teile in einem Schacht angeordnet sind.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Wärmeaustauscher nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass der die wärmeaustauschenden Teile umgebende Schacht zur Umlenkung der Strömungsrich tung ausgebildet ist. 2. Wärmeaustauscher nach 1Jnteran- spruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe der aus Blechen gebildeten Kanäle unter 40 mm liegt.

   3. Wärmeaustauscher nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass der an das Parallelgitter anschliessende Teil des Luft kanals als Diffusor ausgebildet ist, wobei der Diffusor bereits im hintern Teil des Parallel gitters beginnt. 4. Wärmeaustauscher nach Unteran spruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Diffusor so ausgebildet ist, dass die Luft fächerartig aus dem Parallelgitter austritt und durch gekrümmte Seitenbegrenzungen wieder zur gewünschten Parallelströmung bei vergrössertem Querschnitt umgelenkt wird.

   5. Wärmeaustauscher nach Unteran sprüchen 1 und 4, dadurch gekenuzeichnet, dass die das Parallelgitter-bildenden Teile sich nur über einen Teil der Tiefe ihrer Träger auf der dem Lufteintritt zugekehrten Seite er-, strecken. 6. Wärmeaustauscher nach Unteran spruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die das Parallelgitter bildenden Teile bei gleis chem gegenseitigem Abstand mindestens zwei gegeneinander versetzte Reihen bilden.

   7. Wärmeaustauscher nach Unteran spruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Parallelgitter bildende Blechrippen quer zum Luftdurchtritt geschlitzt und die zwischen den Schlitzen befindlichen Teile abwechselnd nach entgegengesetzten Seiten durchgebogen sind, so dass mehrere hintereinanderhegende und in der Höhe gegeneinander versetzte Rippenreiben gebildet sind.

   B. Wärxneaustauscher nach Unteran spruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwecks Richtungsänderung der Luft die das Parallelgitter bildenden Teile als Umlenk- profile ausgebildet sind. 9. Wärmeaustauscher nach Unteran spruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwecks Richtungsänderung der Luft die Trä ger der das Parallelgitter bildenden Teile als Umlenkprofile ausgebildet sind.

   10. Wärmeaustauscher nach Unteran spruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die hohlen Träger der das Parallelgitter bilden den Teile Naben besitzen, so dass sie za be liebig langen Heizkörpern zusammengesetzt werden können.

   11. Wärmeaustauscher nach Unteran spruch 6, in einer Ausbildung als Konvektor mit natürlichem Zug, dadurch gekennzeich net, dass die Eintrittsebene des Parallelgitters annähernd senkrecht verläuft und an der untern Begrenzung des Konvektors beginnt, wobei die das Parallelgitter bildenden Teile im senkrechten Schnitt derart gekrümmt sind, dass sie die annähernd waagrecht eintretende Luft in die senkrechte Richtung umlenken.

   12. Wärmeaustauscher nach Unteran spruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass am obern Ende des schachtartigen Konvektors ein Umlenkgitter für die austretende Luft angeordnet ist. 13. Wärmeaustauscher nach Unterau- Spruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das an der Austrittsöffnung der Luftführung be findliche Umlenkgitter fächerförmig an ordnet ist, derart, @ dass der Ablenkwinkel zur Vorderwand des Konvektors zunimmt.

   14. Wärmeaustauscher nach Unteran spruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die hintere Begrenzung des dem Heizkörper des Konvektors nachgeschalteten Diffusors als selbständiges Bauelement ausgeführt und drehbar aufgehängt ist, so dass es gleichzeitig als Regulierklappe und als Sbrahlungsschutz gegen Wärmeverluststrahlung an die Rück wand dient. 15. Wärmeaustauscher nach Unteran spruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorderwand des Konvektors im Bereich des Diffusors als Verdunstungsgefäss ausgebil- deb ist.

   16. Wärmeaustauscher nach Unteran spruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorderwand des Konvektors ini Bereich des Diffusors herausklappbar ist. 17. Wärmeaustauscher nach. Unterau- Spruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizkörper und der anschliessende Diffusor zusammen ein selbständiges Aggregat bilden.