DE2105657C3 - Heat exchanger - Google Patents

Heat exchanger

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Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher mit der äußeren Bauform eines langgestreckten zylindrischen Gehäuses.The invention relates to a heat exchanger with the outer shape of an elongated cylindrical Housing.

Für bestimmte Verwendungszwecke ist ein Wärmetauscher, der die vorstehend beschriebene Bauform hat, besonders zweckmäßig. So werden z. B. bei V-förmigen Hubkolbenbrennkraftmaschinen Ladeluftkühler, ölkühler oder Wasserkühler benötigt, die gegebenenfalls im so V-Raum zwischen den beiden Zylinderreihen angeordnet sind und sich über die ganze Länge der Maschine erstrecken.For certain purposes, a heat exchanger with the design described above is particularly useful. So z. B. in V-shaped reciprocating internal combustion engines, intercoolers, oil coolers or water cooler is required, which may be in the so V-space are arranged between the two rows of cylinders and extend over the entire length of the machine extend.

Die bisher bekannten Wärmetauscher der hier genannten Bauform sind als Röhrenkühler ausgebildet. Ihr Nachteil liegt in der geringen Leistungsfähigkeit im Verhältnis zu ihrem Bauvolumen, so daß der zur Verfügung stehende Bauraum nicht ausreicht, um den notwendigen Wärmeaustausch zu erzielen. Bei der Anwendung eines solchen Wärmetauschers bei einer Hubkolbenbrennkraftmaschine bedeutet dieses, daß die Ladeluft bzw. das Kühlöl oder auch das Kühlwasser nicht genügend gekühlt wird, oder die Druckverluste unzulässig groß werden.The previously known heat exchangers of the type mentioned here are designed as tube coolers. Their disadvantage is the low performance in relation to their volume, so that the The space available is insufficient to achieve the necessary heat exchange. In the Application of such a heat exchanger in a reciprocating internal combustion engine, this means that the Charge air or the cooling oil or the cooling water is not sufficiently cooled, or the pressure losses become impermissibly large.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Wärmetauscher mit möglichst günstigen äußeren Abmessungen und großem thermischen Wirkungsgrad zu schaffen, der sich insbesondere bei Hubkolbenbrennkraftmaschinen in V-Bauart zwischen den Zylinderreihen anordnen läßt.It is the object of the invention to provide a heat exchanger with the most favorable external dimensions and To create high thermal efficiency, which is particularly evident in reciprocating internal combustion engines in V-type can be arranged between the rows of cylinders.

Dies wird bei einem Wärmetauscher der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß im zylindrischen Gehäuse mehrere, in Richtung der Längsmittelachse des Gehäuses gesehen blockförmige Wärmetauscherelemente mit viereckigem Querschnitt mit Abstand voneinander und hintereinander eingesetzt und ihre Längskanten mit dem Gehäuse dicht verbunden sind, und daß die zwischen dem Gehäuse und den äußeren Begrenzungswänden der Wärmetauscherelemente gebildeten Räume durch die Anordnung von Verbindungswänden zwischen den einzelnen Wärmetauscherelementen zu Abschnitten von Zu- und Abflußkanälen für zwei Wärme übertragende Medien ausgebildet sind.In a heat exchanger of the type mentioned at the outset, this is achieved according to the invention in that in the cylindrical housing several block-shaped as seen in the direction of the longitudinal center axis of the housing Heat exchanger elements with a square cross-section are used at a distance from one another and one behind the other and their longitudinal edges are tightly connected to the housing, and that between the housing and the outer boundary walls of the heat exchanger elements formed by the arrangement of Connecting walls between the individual heat exchanger elements to sections of supply and Drain channels are designed for two heat-transferring media.

Unter dem Begriff »Blockkühler« versteht man solche, die auch als »Wabenkühler« bezeichnet werden; diese haben den Vorteil, daß sie im Verhältnis zu ihrem Bauvolumen eine große Wärmeaustauschfläche haben. Die Erfindung gestattet es, den Vorteil der Blockkühler in günstiger Weise auszunutzen, wobei sich der neue Wärmeaustauscher von dem bekannten Blockkühler noch dadurch unterscheidet, daß er über eine größere Baulänge unmittelbar durchströmt wird, wenn gemäß einem weiteren Gedanken der Erfindung weitere Verbindungswände vorgesehen und die blockförmigen Wärmetauscherelemente in bezug auf die Durchströmung beider Medien zueinander parallel angeordnet sind.The term “block cooler” means those that are also referred to as “honeycomb coolers”; these have the advantage that they have a large heat exchange surface in relation to their overall volume. The invention allows the advantage of the block cooler to be exploited in a favorable manner, with the new The heat exchanger differs from the known block cooler in that it has a larger one The overall length is flowed through directly if, according to a further concept of the invention, further Connecting walls provided and the block-shaped heat exchanger elements with respect to the flow both media are arranged parallel to each other.

Für die Verwendung des Wärmetauschers bei einer Hubkolbenbrennkraftmaschine in V-Bauart, bei der dieser im freien Raum zwischen den Zylinderreihen angeordnet ist, ergibt sich in vorteilhafter Weise, daß der Wärmetauscher vom Maschinengehäuse umgeben ist und die Zu- und Abflußkanäle vom Maschinengehäuse gebildet werden. Hierdurch wird nicht nur eine besondere raumsparende Bauform erreicht, es ergeben sich darüber hinaus besonders einfache und kurze Verbindungen für die am Wärmeaustausch beteiligten Medien, die in der Regel in Zu- und Abflußkanälen des Maschinengehäuses geführt sind.For the use of the heat exchanger in a reciprocating piston internal combustion engine in V-design, in the this is arranged in the free space between the rows of cylinders, it results in an advantageous manner that the heat exchanger is surrounded by the machine housing and the inflow and outflow channels are surrounded by the machine housing are formed. As a result, not only is a special space-saving design achieved, it also results In addition, particularly simple and short connections for those involved in the heat exchange Media that are usually routed in the inlet and outlet channels of the machine housing.

In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Erfindung beispielsweise dargestellt.In the drawing, an embodiment of the invention is shown as an example.

Die Abb. 1 zeigt einen Querschnitt durch einen zylinderförmigen Wärmetauscher.Fig. 1 shows a cross section through a cylindrical heat exchanger.

Die Abb.2 zeigt einen Längsschnitt des in Abb. 1 dargestellten Wärmelauschers gemäß der Schnittlinie H-II.Fig.2 shows a longitudinal section of the in Fig. 1 illustrated heat exchanger according to the section line H-II.

Die A b b. 3 zeigt einen Längsschnitt durch den in A b b. 1 dargestellten Wärmetauscher gemäß der Schnittlinie EIf-III.The A b b. 3 shows a longitudinal section through the in A b b. 1 shown heat exchanger according to the Section line EIf-III.

Die Abb.4 zeigt einen Teilquerschnitl durch eine Hubkolbenmaschine in V-Bauart, mit zwischen den Zylinderreihen in das Maschinengehäuse eingebautem Wärmetauscher.The Fig.4 shows a partial cross section through a V-type reciprocating piston machine with built-in between the rows of cylinders in the machine housing Heat exchanger.

In Abb. 1 ist ein wabenartig aufgebautes etwa würfelförmiges Wärmetauscherelement 1, das von einem zylindrischen Gehäuse 2 umgeben ist, dargestellt. Das zylindrische Gehäuse 2 umschließt das Wärmetauscherelement I derart, daß es den umschriebenen Kreis zu dessen quadratischen Querschnitt bildet. Die dabei entstehenden vier kreisabschnittförmigen Zu- und Abflußkanäle 3, 4 sind so gegeneinander abgedichtet, daß sie sich zur Zu- und Abführung der den Wärmetauscher zugeführten Medien eignen.In Fig. 1 is a honeycomb constructed approximately cube-shaped heat exchanger element 1, which is from a cylindrical housing 2 is surrounded, shown. The cylindrical housing 2 encloses the heat exchanger element I in such a way that it forms the circumscribed circle for its square cross-section. the the resulting four circular segment-shaped inflow and outflow channels 3, 4 are sealed against each other, that they are suitable for supplying and removing the media supplied to the heat exchanger.

Im horizontalen Längsschnitt der Abb.2 sind die einzelnen würfel- oder blockförmigen Wärmetauscherelemente 1, wie sie in dem zylindrischen Gehäuse 2In the horizontal longitudinal section of Fig individual cube-shaped or block-shaped heat exchanger elements 1, as they are in the cylindrical housing 2

hintereinander angeordnet sind, dargestellt. Durch die Zu- und Abflußkanäle 4 fließt eine der beiden am Wärmetausch beteiligten Medien zu upd ab. Die Durchströmrichtung ist durch Pfeile gekennzeichnet Durch die Verbindungswände 5 wird eine im Hinblick auf die Beaufschlagung parallele Anordnung der Wärmetauscherelemente ί erreicht.are arranged one behind the other, shown. Through the Inflow and outflow channels 4, one of the two media involved in the heat exchange flows to upd. the The direction of flow is indicated by arrows on the application of a parallel arrangement of the heat exchanger elements ί achieved.

Aus dem vertikalen Längsschnitt der A b b. 3 ist ebenfalls die parallele Durchströmung der einzelnen räumlich hiiitereinanderliegenden Wärmetauscherelemente 1 ersichtlich. Die Durchströmrichtung sowie der Zu- und Abfluß des am Wärmetausch beteiligten Mediums ist durch Pfeile in den Zu- und Abflußkanälen 3 gekennzeichnet. Die Verbindungswände 6 zwischen den einzelnen Wärmetauscherelementen bilden einen is Teil der Zu- und Abflußkanäle 3. An den nicht näher dargestellten Stirnseiten des Wärmetauschers können die getrennten Anschlußstellen für den Zu- und Abfluß der am Wärmetausch beteiligten Medien angeordnet sein.From the vertical longitudinal section of A b b. 3 is also the parallel flow through the individual spatially one above the other heat exchanger elements 1 can be seen. The direction of flow and the inflow and outflow of those involved in the heat exchange Medium is indicated by arrows in the inflow and outflow channels 3. The connecting walls 6 between the individual heat exchanger elements form an is Part of the inflow and outflow channels 3. On the end faces of the heat exchanger, not shown in detail, can the separate connection points for the inflow and outflow of the media involved in the heat exchange are arranged be.

Abweichend von der Darstellung können die Wärmetauscherelelmente je nach den verwendeten Mediun in ihrer Form abgewandelt sein, wobei je nach Durchflußwiderstand die Durchströmwege länger oder kürzer ausgelegt werden können. Ebenso kann mit Rücksicht auf die verwendeten Medien zugundten der Kanalquerschnitte die quadratische Form der Wärmetauscherelemente in eine rechteckige Form verändert werden. Ein quadratischer Querschnitt der Wärmetauscherelemente, der wesentlich kleiner ist als der umschriebene Kreis des zylindrischen Gehäuses, könnte durch X-förmig angeordnete Trennwände, die von den Ecken des Quadrates radial ausgehen, besonders große Kanalquerschnitte ergeben.Deviating from the representation, the heat exchanger elements can depending on the used Mediun be modified in shape, the flow paths being longer or longer, depending on the flow resistance can be designed to be shorter. Likewise, taking into account the media used, the Channel cross-sections changed the square shape of the heat exchanger elements into a rectangular shape will. A square cross-section of the heat exchanger elements, which is much smaller than that circumscribed circle of the cylindrical housing, could be achieved by dividing walls arranged in an X-shape from the The corners of the square start out radially, resulting in particularly large duct cross-sections.

In Abb.4 ist ein Wärmetauscher der in das Maschinengehäuse 7 einer Hubkolbenmaschine in V-Bauart eingebaut ist, dargestellt. Die Zu- und Abflußkanäle 3 für das flüssige Kühlmittel werden vom Maschinengehäuse 7 gebildet Damit ergeben sich für die Verteilung des Kühlmittels im Gehäuse besonders kurze und günstig anzuordnende Verbindungen 8 zu den zu kühlenden Zylinderflächen. Die zylindrische Form des Wärmetauschers ergibt bei guten Abdichtmöglichkeiten der zu trennenden Kühlmedien eine einfach herzustellende zylindrische Bohrung im Maschinengehäuse. In Fig.4 is a heat exchanger that is in the Machine housing 7 of a reciprocating piston engine is installed in V-type, is shown. The supply and Outflow channels 3 for the liquid coolant are formed by the machine housing 7 the distribution of the coolant in the housing particularly short and inexpensive connections 8 to the cylinder surfaces to be cooled. The cylindrical shape of the heat exchanger results in good sealing options the cooling media to be separated an easy-to-produce cylindrical bore in the machine housing.

Abweichend von der Darstellung, kann der in das Maschinengehäuse eingebaute Wärmetauscher ebenso platzsparend für die Kühlung des Schmieröls oder der Ladeluft verwendet werden. Hierzu sind die Zu- oder Abflußkanäle der am Wärmetauscher beteiligten Medien zur Erzielung kurzer Verbindungen, abweichend von der Zeichnung, entsprechend kurzgeschlossen bzw. in kompakter, gedrängter Bauweise angeordnet. Deviating from the illustration, the heat exchanger built into the machine housing can also do the same can be used to save space for cooling the lubricating oil or the charge air. For this purpose, the access or Discharge channels of the media involved in the heat exchanger to achieve short connections, deviating from the drawing, appropriately short-circuited or arranged in a compact, compact design.

Hierzu 2 Biatt ZeichnungenIn addition 2 Biatt drawings

Claims (5)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Wärmetauscher mit der äußeren Bauform eines langgestreckten zylindrischen Gehäuses, dadurch gekennzeichnet, daß im zylindrischen Gehäuse (2) mehrere, in Richtung der Längsmittelachse des Gehäuses (2) gesehen blockförmige Wärmetauscherelemente (1) mit viereckigem Querschnitt mit Abstand voneinander und hintereinander eingesetzt und ihre Längskanten mit dem Gehäuse (2) dicht verbunden sind, und daß die zwischen dem Gehäuse (2) und den äußeren Begrenzungswänden der Wärmetauscherelemente (1) gebildeten Räume durch die Anordnung von Verbindungswänden (6) zwischen den einzelnen Wärmetauscherelementen (1) zu Abschnitten von Zu- und Abflußkanälen (3„ 4) für zwei Wärme übertragende Medien ausgebildet sind.1. Heat exchanger with the external design of a elongated cylindrical housing, thereby characterized in that in the cylindrical housing (2) several, in the direction of the longitudinal center axis of the Housing (2) seen block-shaped heat exchanger elements (1) with a square cross-section Distance from each other and used one behind the other and their longitudinal edges with the housing (2) tight are connected, and that between the housing (2) and the outer boundary walls of the Heat exchanger elements (1) formed by the arrangement of connecting walls (6) between the individual heat exchanger elements (1) to sections of inflow and outflow channels (3 "4) are designed for two heat-transferring media. 2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Wärmelauscherelementen (1) weitere Verbindungswände (5) vorgesehen und die blockförmigen Wärmetauscherelemente (1) in bezug auf die Durchströmung beider Medien zueinander parallel angeordnet sind.2. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that between the heat exchanger elements (1) further connecting walls (5) and the block-shaped heat exchanger elements are provided (1) are arranged parallel to one another with regard to the flow through both media. 3. Wärmetauscher nach den Ansprüchen I und 2, vs dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (2) Em- und Austrittsöffnungen für beide Medien vorgesehen sind.3. Heat exchanger according to claims I and 2, vs characterized in that in the housing (2) em and outlet openings are provided for both media. 4. Wärmetauscher nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmetauscherelemente (1) einen rechteckigen Querschnitt haben.4. Heat exchanger according to claims 1 to 3, characterized in that the heat exchanger elements (1) have a rectangular cross-section. 5. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, der bei einer Hubkolbenbrennkraftmaschine in V-Bauart zwischen den Zylinderreihen angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetau- J5 scher vom Maschinengehäuse (7) umgeben isi und die Zu- und Abflußkanäle (3, 4) vom Maschinengehäuse (7) gebildet werden.5. Heat exchanger according to one of claims 1 to 4, which in a reciprocating internal combustion engine in V-type is arranged between the rows of cylinders, characterized in that the heat exchanger J5 Shear from the machine housing (7) surrounded isi and the inflow and outflow channels (3, 4) from the machine housing (7) can be formed.
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