DE1847822U

DE1847822U - Rohrschlangen-waermetauscher.

Info

Publication number: DE1847822U
Application number: DEC8887U
Authority: DE
Original assignee: CIE EUROP DES MATERIELS THERMI
Current assignee: CIE EUROP DES MATERIELS THERMI
Priority date: 1960-12-29
Filing date: 1961-12-20
Publication date: 1962-03-08
Also published as: LU40952A1; NL273035A; US3147800A; GB915414A

Description

Rohrschlangen-Wärmetauscher

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Priorität : Ser. No. 79 366 vom 29. Dezember 1960 in USA Die Erfindung betrifft Wärmetauscher, und zwar insbesondere einen mehrzweigigen Wärmetauscher, bei dem für mindestens einen der Zweige Rohrschlangen vorgesehen sind.
Der erfindungsgemäße Wärmetauscher ist dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrschlangen vollständig im Innenraum des Wärmetauschers liegen und mit gewellten Bauteilen zusammenarbeiten, mit denen sie sich über ihre gesamte Länge in inniger Berührung befinden. Diese Berührung kann dadurch verwirklicht werden, daß in diesen gewellten Teilen Aussparungen oder Vertiefungen geeigneter Form vorgesehen werden, in die die Rohre eingelegt werden, wonach vorzugsweise die Rohre in diesen Aussparungen angelötet oderangeschweißt werden können.
Ein solcher Wärmetauscher ist gegen hohe Drücke widerstandsfähig ; er kann aus verlötetem Aluminium hergestellt werden, so daß er bei hoher Widerstandsfähigkeit sehr leicht ausfällt.
Die Kombination der vollständig im Inneren des Wärmetauschers untergebrachten Rohre und der flügelartigen, gewellten Bauteile, die mit den Rohren in inniger Berührung stehen, verleiht dem Wärmetauscher einen sehr hohen Wirkungsgrad und gleichzeitig einen sehr einfachen Aufbau.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich im Laufe der folgenden Beschreibung der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele.
Fig. 1 ist eine perspektivische Darstellung eines Wärmetauscherst bei dem einzelne Teile zur Darstellung seiner wesentlichsten Merkmale weggebrochen dargestellt sind.
Fig. 2 ist eine Draufsicht auf eines der gewellten Teile mit Rohrschlange.
Fig. 3 ist eine Seitenansicht der Teile nach Fig. 2.
Fig. 4 ist eine Stirnansicht zweier übereinander angeordneter, fortlaufender gewellter Teile mit zwischengelegter Rohrschlange.
Fig. 5 ist die perspektivische Darstellung eines Teiles der in den gewelltenTeilen vorgesehenen Aussparungen zur Aufnahme der Rohrschlange.
Fig. 6 und 7 zeigen in ähnlicher Darstellung wie Fig. 2 die Anordnung und die Form der Trennbleche, die bei Wärmetauschern unterschiedlicher Eintritts-und Austritts-Rohrschlangen Verwendung finden.
Fig. 8 ist eine Draufsicht auf eine Abwandlung des in den Fig. 1 bis 7 gezeigten Wärmetauschers.
Fig. 9 ist eine Stirnansicht des Wärmetauschers nach Fig. 8.
Fig. 10 ist eine Seitenansicht des Wärmetauschers nach Fig. 8.
In Fig. 1 der Zeichnung ist ein typischer Wärmetauscher 10 gemäß der Erfindung dargestellt. Es ist ein Zweistrom-Wãrmetauscher gezeigt, jedoch könnte auf die erfindungsgemäße Art und Weise auch genauso gut ein Mehrstrom-Wãrmetauscher mit mehreren Sammlern hergestellt werden.
Bei einer beispielsweisen Anwendungsart dieses Zweistrom-Wärmetauschers fließt ein Kühlmittel über das Zuleitungsrohr 13 in den Sammler 12 und sodann in Querrichtung durch die Wärmeaustauschschlange 14 zum Sammler 16, den es durch das Ableitungsrohr 17 verläßt. Das kalte Gas tritt durch die Zuleitung 19 in den Sammler 18 ein und fließt im Gegenstrom zu dem Kühlmittel quer über die gewellten Elemente 20 zum Sammler 22 und nach außen durch die Ableitung 23.
Die gewellten Teile 20 und die Rohrschlangen 14 bestehen vorzugsweise aus Aluminium, durch dessen Verwendung ein Wärmetauscher mit sehr geringem Gewicht entsteht, der keinerlei Korrosion unterliegt. Diese Teile können anstelle dessen auch aus rostfreiem Stahl oder aber auch, um eine höhere Festigkeit zu erzielen, aus Aluminiumlegierungen hergestellt werden. Auch andere Werkstoffe sowie andere Werkstoffkombinationen können verwendet werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung setzt sich der Wärmetauscher 10 aus eiur Reihe von Austauschabschnitten 24 zusammen, die miteinander verlötet oder verschweißt sind. Zwischen den einzelnen Abschnitten 24 sind jeweils Trennbleche 26 vorgesehen, um einen einheitlichen Bauteil zu erhalten. Diese Trennbleche 26 können mit dem zugehörigen Austauschabschnitt verlötet oder verschweißt sein.
Jeder Abschnitt 24 besteht im wesentlichen aus zwei gewellten Teilen 20, einer zwischen den Teilen 20 liegenden Rohrschlange 14, und einem Trennblech 28, das zwischen den Teilen 20 liegt und mit dem Rohr 14 und den Teilen 20 verlötet oder verschweißt ist. U-förmig gebogene Bleche 30 und Absperrstangen 31 dienen dazu, ein Herausströmen des Gases nach außen zu verhindern, und verleihen dem Wärmetauscher die erforderliche mechanische Festigkeit.
Jedes der gewellten Teile 20 setzt sich aus mindestens drei Abschnitten, z. B. 32, 34 und 36, zusammen. Je nach der Höhe oder Länge des gewünschten Wärmetauschers können zusätzlichte Abschnitte 34 vorgesehen werden. Die Längen und die Höhen der einzelnen Abschnitte 32 und 36 sind nicht Gegenstand der Erfindung.
In jedem der Abschnitte 34 ist eine bestimmte Anzahl von Aussparungen 37 zur Aufnahme des halben Durchmessers des gerade verlaufenden Teils 28 der Rohrschlange 14 vorgesehen.
Diese Aussparungen werden auf die in der USA-Patentschrift 2 820 617 vom 7. November 1955, ausgegeben am 21. Januar 1958, beschriebene und dargestellte Art und Weise hergestellt.
Die Abschnitte 32 und 36 der gewellten Teile weisen U-förmige Aussparungen 40 zur Aufnahme der U-förmig gebogenen Abschnitte 42 der Rohrschlange 14 auf. Diejenigen Teile der Abschnitte 32 und 36, in denen die Rohrschlange 14 zu den Sammlern verläuft, sind mit den Aussparungen im Abschnitt 34 entsprechenden Aussparungen 44 versehen.
Beim Zusammenbau wird zunächst ein Trennblech 26 hingelegt. Sodann wird auf dieses Trennblech ein aus den Abschnitten 32,34 und 36 bestehendes gewelltes Bauteil mit nach oben offenen Aussparungen aufgelegt. Sodann wird eine Wärmeaustausch-Rohrschlange 14 auf das gewellte Teil 20 derart aufgelegt, daß die gerade verlaufenden Teile 38 der Rohrschlange in die Aussparungen 36 und 44 und die U-förmigen Bögen der Schlange in die Aussparungen 40 zu liegen kommen.
Sodann werden Bsnnbleche 46 und 48 oder 50 und 52 auf die gewellten Teile 20 derart aufgelegt, daß ihre Vorsprünge 24 zwischen die gerade verlaufenden Teile der Rohrschlange zu liegen kommen. Sodann wird auf die Rohrschlange 14 und das erste gewellte Teil 20 ein zweites gewelltes Teil 20 in der Weise aufgelegt, daß die Wellungen dieser beiden gewellten Teile die Rohrschlange 14 umgeben und zwischen sich erfassen.
Ein zweites Trennblech 26 wird oben auf das zweite gewellte Teil 20 aufgelegt, und U-Bleche 30 werden in Nähe des Endes des gewellten Teiles 20 eingesetzt. Sodann werden diese zusammengesetzten Teile während einer gewissen Zeitspanne mittels irgendwelcher geeigneter Mittel, beispielsweise Klammern, zusammengehalten und in einem geeigneten Verfahren verlötet oder verschweißt.
In der Praxis wird der Wärmetauscher 10 mit der gewünschen Länge, Breite und Tiefe zusammengesetzt und im ganzen verlötet, anstatt die einzelnen Austauschabschnitte 24 einzeln zu verlöten, und anschließend werden an dieser Einheit passende Sammler 12,16,18 und 22 angelötet.
Es ist insbesondere auf die Fig. 6 und 7 hinzuweisen, die zwei Ausführungsformen für die Trennbleche zeigen, die für den erfindungsgemäßen Wärmetauscher verwendet werden können, je nachdem ob der Eintritt und der Austritt der Rohrschlange 14 auf derselben Seite des Wärmetauschers oder aber auf gegenüberliegenden Seiten desselben liegen.
Fig. 6 zeigt die Trennbleche 46 und 48, die zwischen den gewellten Teilen 20 vorgesehen werden, wenn die Rohrschlange 14 ihren Eintritt und ihren Austritt auf derselben Seite des Wärmetauschers 10 hat.
Fig. 7 zeigt dem gegenüber die Ausbildung der Trennbleche 50 und 52, falls der Eintritt und der Austritt der Rohrschlangen 14 sich auf einander gegenüberliegenden Seiten des Wärmetauschers befinden.
Bei der abgewandelten Ausführungsform gemäß den Fig. 8 bis 10 ist der Wärmetauscher aus einer Anzahl von übereinander liegenden gewellten Teilen 20 zusammengesetzt, wobei zwischen je zwei gewellten Teilen eine Rohrschlange 14 vorgesehen ist. Jedes der gewellten Teile hat, wie auch im Falle der Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 7, mindestens drei Abschnitte 32,34 und 36 mit Aussparungen 37,40 und 44 zur Aufnahme der Rohrschlange 14. Diese Aussparungen sind so geformt, daß sie die Rohrschlange 14 umgeben und erfassen. Zwischen den gewellten Teilen 20 sind Trennbleche 28 entsprechend denjenigen, die in den Fig. 6 und 7 dargestellt sind, und Trennbleche 26 an der Ober-und Unterseite jedes Wärmeaustauschabschnltts vorgesehen.
In Fig. 8 ist der Abschnitt 32 des oberen Wärmeaustausohabschnitts 20 weggenommen dargestellt, um die gegenseitig versetzte Anordnung der verschiedenen Rohrschlangen zu zeigen.
Diese gegeneinander versetzte Lage der Rohrschlangen der einander benachbarten Teile 20 ist auch aus Fig. 9 erkennbar. Diese gegenseitige Versetzung ist aus herstellungstechnischen Gründen erforderlich, weil die Bildung der Aussparungen auf beiden Seiten der Wärmeaustauschabschnitte ohne eine solche Versetzung eine zu starke Schwächung dieses Teil herbeiführen und auch schwierig herzustellen wäre.
Lediglich zur Erläuterung sind drei der gewellten Bauteile 20 dargestellt ; selbstverständlich hängt die Anzahl der gewellten Teile und der dazwischen liegenden Rohrschlangen nur von der gewünschten Wärmeübergangsleistung des einzelnen Wärmetauschers ab.
Es ist offensichtlich, daß die vorstehend beschriebene Erfindung beträchtliche Vorteile bedingt, die bekannte Wärmetauscher nicht aufzuweisen haben. Bei den bisher üblichen Rohrschlangen-Wärmetauschern lagen dies-bögen der Rohrschlangen außerhalb des eigentlichen Wärmetauschers, wo sie praktisch nicht mehr zu der gewünschten Wärmeübertragung betrugen. Ausserdem ging beim Löten eines Wärmetauschers dieser Teil der Oberfläche als Lötfläche verloren, wodurch natürlich eine Herabsetzung des höchstzulässigen Betriebsdruckes des Wärmetauschers verbunden war. Durch die Erfindung wird nicht nur der Wirkungsgrad des Wärmetauschers und seine Leistung durch die Anordnung der gesamten Rohrschlange im Inneren des Wärmetauschers erhöht, sondern auch eine Konstruktion der dazwischen liegenden Teile gewährleistet, die zu einer vollständigen Ausnutzung der gesamten Fläche jeder Rohrschlange führt. Auch führt die Anwendung der Erfindung zu einem Wärmetauscher, der

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bei Verlötung Drucke von bis zu 125 kg/cm2 aushält. Der Zusam-

menbau des erfindungsgemäßen Wärmetauschers ist einfach und bequem und kann durch einfache Abänderung der Konstruktion der Sammler oder der Anzahl der Teilströmungen oder beider Merkmale den verschiedensten Anwendungsfällen angepaßt werden.
Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen sind lediglich bevorzugte Ausführungsbeispiele, die aber ohne Verlassen des Erfindungsgedankens, wie er in den Patentansprüchen gekennzeichnet ist, abgewandelt werden können.

Claims

Sohutzansprüche 1. Wärmetauscher, insbesondere mehrzweigiger Wärmetauscher, von dem mindestens einer der Zweige durch Rohrschlagen gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrschlangen vollständig innerhalb des Wärmetauschers liegen und mit gewellten Wärmeaustauschteilen zusammenarbeiten, mit denen sie über ihre gesamte Länge in inniger Berührung sind.
2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Rohrschlange vollständig zwischen zwei einander benachbarten, Rippen bildenden Wärmeaustauschteilen liegen, die an ihren aneinander anliegenden Flächen mit Aussparungen zur Aufnahme der Rohrschlange versehen sind.
3. Wärmetauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Wärmeaustauscheil aus mindestens drei nebeneinanderliegenden Abschnitten zusammengesetzt ist, nämlich zwei äußeren Abschnitten mit Aussparungen zur Aufnahme der gebogenen Abschnitte der Rohrschlange, und mindestens einem mittleren Abschnitt mit Aussparungen zur Aufnahme der gerade verlaufenden Abschnitte der Rohrschlange.
4. Wärmetauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeaustauschteile in Zweierabschnitten, mit einer zwischen jeweils zwei Teilen vorgesehenen Rohrschlange, angeordnet sind.
5. Wärmetauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeaustauschteile in aus mindestens drei Teilen bestehenden Abschnitten zusammengesetzt sind, wobei jeweils zwischen zwei einander benachbarten Teilen desselben Abschnitts ein Rohr vorgesehen ist und die Aussparungen jedes Teiles, die zur Aufnahme zweier einander benachbarter Rohre dienen, gegenseitig versetzt angeordnet sind.
6. Wärmetauscher nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Abschnitte aufeinander gestapelt und zwischen benachbarten Abschnitten mit denselben verlötete oder verschweißte Trennbleche vorgesehen sind.
7. Wärmetauscher nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Teilen eines einzigen Abschnittes Trennbleche vorgesehen sind, die der Aufnahme der zwischen diesen Teilen liegenden Rohre entsprechend geformt und mit diesen Teilen und den zugehörigen Rohren verlötet oder verschweißt sind.