DE2265349A1

DE2265349A1 - Waermeaustauscher

Info

Publication number: DE2265349A1
Application number: DE19722265349
Authority: DE
Inventors: Leslie Charles Kun
Original assignee: Union Carbide Corp
Current assignee: Union Carbide Corp
Priority date: 1971-10-15
Filing date: 1972-10-13
Publication date: 1977-08-18
Also published as: ES211434U; DE2250233B2; US3757856A; BR7207156D0; FR2161913B1; AU4772972A; SE404304B; FR2161913A1; ES211434Y; CA976953A; ES436532A1; IT966340B; DE2265349B2; GB1412442A; SE7513072L; DE2250233A1; AU464105B2; SE387155B; JPS4847644A; GB1412444A

Description

- Wärmeaustauscher -

Die Erfindung betrifft einen Wärmeaustauscher mit einer Reihe mit Abstand voneinander angeordneter flacher, röhrenförmiger Wärmeaustausch-Kanalelemente, die von wärmeleitenden, druckwider stehenden Wänden begrenzt sind, mit einer EingangsÖffnung an einem Ende und einer Ausgangsöffnung am anderen Ende und einem Kopfteil.

Seit langer Zeit besteht in der Industrie ein Bedarf an billigen Wärmeaustauscherelementen von leichtem Gewicht für verschiedene Wärmeübertragungs-Anwendungen. Die Automobilindustrie hat fortlaufend nach einem kompakten, im Gewicht leichten Radiator gesucht, um ihn bei der Kühlung des Verbrennungskraftmotors zu verwenden. Verschiedene Typen von Radiatoren wurden konstruiert, wie z.B. die einzeln mit Rippen versehenen runden Röhren, die hexagonal geformten Luftröhren mit Wasserdurchführung zwischen den Röhren und die flachen gedellten Wasserdurchlässe mit dazwischen liegendem Luftdurchfluß. Die Motoren für Automobile vor dem Jahre 19^2 waren so ausgeführt, daß sie zwischen 50 und 125 PS abgaben und Radiatoren benötigten, die nahe beim atmosphärischen Druck arbeiteten. Ein Radiator mit einfach mittels Lötung verbundenen geripp-

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ten Kupferrohren reichte daher für die Maschinen mit niedriger PS-Leistung dieser Autos aus, ohne eine größere Gefahr der überhitzung. Verschiedene Kupferradiatoren mit becherartigen oder kegelstumpfkonischen Oberflächenerstreckungen wurden während dieser Zeit vor 19^2 konstruiert, aber die gerippten Kupferradiatoren erwiesen sich als erfolgreicher und geeigneter für Automobilanwendungen.

Nach dem Jahre 19^2 ging die Automobilindustrie jedoch dazu über, Motoren mit höheren Leistungen zu bauen, wobei gleichzeitig versucht wurde, die Kompaktheit soweit wie möglich zu vergrößern. Diese doppelte Aufgabe, verbunden mit der Anwendung von verbesserten Schmiermitteln führten zu Verbennungskraftmaschinen, die in der Lage waren, bei hohen zulässigen Temperaturen zu arbeiten. Um den hohen Wäremaustausch-Anforderungen derartig kompakter Hochleistungsmaschinen zu genügen, und um einen Verlust von Kühlmittel zu vermeiden, wurden die Röhren- und Rippen-Kupferradlatoren so ausgelegt, daß sie unter Druck arbeiten, um so die Kochtemperatur des Kühlmittels zu erhöhen. Jedoch wurden innerhalb der letzten Jahre zusätzliche durch Leistung angetriebene Ausrüstungen, wie z.B. Klimaanlagen und dergleichen dem Automobil hinzugefügt, wodurch die Anforderungen an die Verbrennungskraftmaschine und infolgedessen auch an die Leistungsfähigkeit des Hitzeabweisungssystenis weiter anstiegen. Dies macht es notwendig, moderne Radiatoren zu konstruieren, die bis zu Drücken von 1 kg/cm Uber-

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druck (15 psi) arbeiten können, um einen Verlust von Kühlmittel und Überhitzung zu vermeiden. Die Betriebstemperatur des Automobilmotors wird voraussichtlich in naher Zukunft weiter steigen, wodurch ein Wärmeübertragungssystem notwendig wird, das mit vorhandenen Kühlmitteln unter noch höheren Druckbedingungen arbeiten kann. Der bekannte gerippte Kupferradiator wird nicht zufriedenstellend bei einer angestiegenen Temperatur arbeiten, da wegen der weichen Verlötung bei hohen Temperaturen er nur niedrige Belastungseigenschaften besitzt, wobei die Verlötung das Befestigungsmedium zwischen den Röhren und den Rippen des Radiators darstellt. Zusätzlich verursacht der stetige Anstieg des Preises für Kupfer, daß aus ökonomischen Gründen Kupfer bei Radiatoranwendungen kein bevorzugtes Material mehr ist.

Bei Wärmeaustauscher-Anwendungen, die drucktragende Wände als Primär-Wärmeaustauscheroberfläche aufweisen, ermöglicht die Erfindung, daß derartige Wände aus einem dünneren thermisch leitenden Material hergestellt werden, als es gegenwärtig für herkömmliche primäre Wärmeaustauscher notwendig ist. Um verhältnismäßig dünne Blattmaterialien zu verwenden, müssen die Wände von herkömmlichen primären Wärmeaustauschern mittels zahlreicher Stützteile verstärkt werden, um so die Belastung der Wände zu vermindern. Jedoch sind verstärkte Wände normalerweise nicht praktisch aus den folgenden Gründen:

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a) Hohe Zugbeanspruchung wird in der Wand an dem Punkt erzeugt, an dem die Verstärkung angebracht ist;

b) es wird eine beachtliche Menge von ,Material für die Verstärkungen benötigt, und bei Wärmeaustauschern tragen solche Verstärkungen nur indirekt\ wenn überhaupt, zum Wärmeaustausch bei; und

c) die zahlreichen Verstärkungen sind schwierig und aufwendig zu installieren, insbesondere bei Wärmeaustauschern, wo die Abstände zwischen den Wänden sehr klein und oft unzugänglich sind.

Die Erfindung richtet sich auf ein kanalartiges Element für einen Allzweck-Primär-Oberflächen-Wärmeaustauscher, wobei zumindest ein Teil seiner Oberfläche Isostress-Konturen aufweist, mit im wesentlichen gleichförmig angeordneten in einer Richtung liegenden wandstützenden Auslenkungen. Das Wärme-Austauscherelement ist wirtschaftlich herzustellen, und wenn es in gestapelten Einheiten angewendet wird, sind diese besonders gut geeignet als Hitzeaustauscher zur Verwendung für Verbrennungskraftmaschinen.

Der Ausdruck "Primär-Oberflächen-Wärmeaustauscher" bezieht sich auf Wärmeaustauscher, bei denen im wesentlichen alles Material, das Wärme zwischen den zwei Medien leitet, die Wandtrennung zwischen den zwei Medien ausmacht. Im Gegensatz dazu enthalten Sekundär-

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Oberflächen-Wärmeaustauseher eine wesentliche Menge von Material in der Form von Rippen, die die Medien nicht voneinander trennen, aber auf praktisch ihrer gesamten Oberfläche von einem einzigen Medium berührt werden. Zusätzlich wird bei Wärmeaustauscher-Anwendungen, wo eine Druckdifferenz zwischen den zwei Medien des Systems vorhanden ist, im wesentlichen alles Wärmeaustauschermaterial pneumatisch belastet. Auf andere Art ausgedrückt, primäre Oberflächen-Wärmeaustauscher beziehen sich auf Wärmeaustauscher, die hauptsächlich aus Platten oder Blättern bestehen, und die keine weiteren oder getrennten inneren Teile aufweisen, wie z.B. Rippen oder Pinnen, so daß der Austauscher aus Platten oder Blättern hergestellt wird, von denen jede Seite im Kontakt mit einem unterschiedlichen Fluidum steht, und der Wärmeaustausch erfolgt im wesentlichen direkt zwischen den Platten und dem Fluidum. Eine Isostress-Oberfläche ist eine ununterbrochene gebogene Oberfläche, die eine Vielzahl von Isostress-Konturen (Konturen gleicher Zug- oder Druckbelastung) aufweist, wobei jede Kontur eine Vielzahl von Radien aufweist, 'mit theoretisch keinen flachen Segmenten, und sie erinnert an die Kurvenkontur einer scherungsfreien "Seifenblasen"-Membran. Der Mangel an flachen oder spitzen Oberflächensegmenten beseitigt im wesentlichen Spannungs-Konzentrationspu riete, die bei herkömmlich gewellten Oberflächen auftreten, wenn diese Oberflächen einem Unterschiedsdruck über ihren Oberflächengebieten ausgesetzt werden. Infolgedessen wird eine im wesentlichen reine Zug- oder Druckbelastung erhalten, wenn das erfin-

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dungsgemäße dünnwandige Isostress-konturierte-kanalisierte Element verwendet wird. Eine reine Zug- oder Druckbelastung einer drucktragenden VJand von endlicher Dicke führt zu einer im wesentlichen gleichförmigen Verteilung der Faserspannung über die Querschnittsfläche der Wand parallel zu ihrer Oberfläche. Zum Zusammenstapeln oder Aneinanderlegen von zwei oder mehr Isostress-konturierten Wänden werden wandstützende, in eine Richtung weisende Projektionen in einer vorausgerichteten Abstandsbeziehung auf der Oberfläche eines jeden Elementes angeordnet, so daß, wenn die Wände gegeneinander gelegt sind, die äußeren Extremitäten der Wandstützprojektionen, die im folgenden als Kröpfe bezeichnet werden, sich gegenseitig berühren. Mit Bezug zu irgendeinem angrenzenden Paar von druckwiderstehenden Wänden, wobei die Kröpfe von beiden Wänden sich nach innen erstrecken in den Raum zwischen den Wänden, heben sich die Kräfte aufgrund des internen oder externen Druckes auf die beiden Wände im wesentlichen auf, d.h. der befestigte Kontakt zwischen den Kröpfen hält durch Zug oder Druck die gesamte Kraft aufgrund des Druckes aus, und kein anderes Strukturteil wird benötigt, um die Last aufzunehmen. Daher wird die Druckkraft durch die Zurückhaltekraft aufgewogen, die innerhalb der zwei Wände erzeugt werden, ohne daß eine irgendeine andere externe Struktur benötigt wird.

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Bezüglich eines angrenzenden Paares von druckwiderstehenden Wänden, bei dem die Kröpfe von beiden Wänden sich nach außen von dem Raum zwischen den Wänden erstrecken, wird der externe oder interne Druck des Wandpaares nicht ausbalanciert, und das externe Teil eines Wandpaares wird notwendig auf jeder freiliegenden Fläche des Paares, um die Last durch stützenden Kontakt mit den Kröpfen bei Zug oder Druck aufzunehmen. Daher wird innerhalb des Wandpaares keine Belastungskraft erzeugt, um der Druckkraft entgegenzuwirken. Bei einer Serie von gestapelten oder in einer Reihe angeordneten Wänden kann das externe Teil eine noch andere Isostress-konturierte Wand sein, mit Kröpfen, die die der gegenüberliegenden v/and des Paares entsprechen.

Bezüglich einer Serie, Stapel oder Reihe von Isostress-Konturen ist zu sagen, daß die druckwiderstehenden Wände, bei denen die Kröpfe der zwei äußersten Wände des Stapels nach innen zu dem Stapel zeigen, die Kräfte aufgrund des Druckes im wesentlichen durch den gesamten Stapel aufgehoben werden, daß kein anderes Strukturteil benötigt wird, um die Druckbelastung aufzunehmen, und um die Wände davon abzuhalten, sich nach außen von dem Stapel auszulenken.

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Bezüglich/Serie, Stapel oder Reihe von Isostress-konturierten, druckwiderstehenden Wänden, bei denen die Kröpfe der zwei äußersten Wände von dem Stapel nach außen zeigen, ist zu sagen, daß

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die Kräfte aufgrund des Druckes nicht innerhalb des Stapels aufge-. nommen werden, und daß ein Strukturteil benötigt wird, das gegenüberliegend den Stützkontakt mit den Kröpfen einer jeden äußersten Wand benötigt werden, um die Druckbelastung aufzunehmen und den Stapel festzuhalten.

Da der Isostress-konturierte Kanal als ein Primär-Oberflächen-Wärmeaustauscherkanal konstruiert 1st, braucht sein Wandmaterial nicht hochleitend zu sein, und kann daher aus Metall, Metall-Legierung, Metallblech, Kunststoff (wie z.B. Mylar), kunststoffbeschichteten Metallen und dergleichen bestehen. Das Auswahlkriterium für das Material für den Wärmeaustauscher-Isostresskanal ist, daß es nur ausreichend thermisch leitend ist, so daß, wenn ein heißes Medium durch den Kanal geleitet wird, die Hitze des Mediums durch die Kanalwand zu einem kühleren Medium außerhalb und angrenzend zu dem Kanal geleitet wird, das die Hitze absorbieren und dabei eine Wärmeübertragung zwischen den Medien wirksam vollziehen kann, ohne daß die Medien sich miteinander mischen. Materialien, wie Aluminium, Kupfer, Stahl. Bronze, Titan und Mylar sind für diese Anwendungen geeignet.

"Wesentlich gleichförmig angeordnete, wandstützende Projektionen" soll eine ausreichend breite Bedeutung haben, um ein Muster von wandstützenden Projektionen zu umfassen, die eine fortschreitende Veränderung im Abstand entlang miüdestens einer Achse des Wärme-

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austauscherelementes aufweisen. Zusätzlich, wie im folgenden dargestellt, können zusätzliche wandstützende Projektionen entlang dem gebogenen Teil des Kanals vorgesehen sein, die einen Abstand aufweisen können, der unterschiedlich ist zu dem Abstand der wandstützenden Projektionen, die den zentralen Teil des Wärmeaustauscherelementes einnehmen.

Die Ausmaße und die Abstandsbeziehung zwischen den wandstützenden und sich erstreckenden Kröpfe auf der Isostress-konturierten Oberfläche sind etwas eingeschränkt, abhängig von der Endverbrauch-Umgebung des Wärmeaustauscherkanals. Das Muster der wandstützenden, sich erstreckenden Kröpfe kann quadratisch, rautenförmig, dreieckförmig oder eine andere Design-Konfiguration aufweisen, etwas abhängig von der tatsächlichen Form des Kanals und dem vorgesehenen Differenzdruck, dem die Wand des Kanals in der vorgesehenen Umgebung ausgesetzt wird. Um den Durchflußwiderstand möglichst klein und die Wärmeübertragungs-Wirksamkeit eines jeden definierten Durchflußgebietes eines Wärmeaustauscherkanals möglichst groß zu machen, sollten die wandstützenden herausragenden Kröpfe von ausgewählter Form nur in solcher Größe, Anzahl und Muster konstruiert und angeordnet werden, daß der notwendige Rückhalt gegenüber dem maximalen Differenzdruck, für den die Kanalwand in der geplanten Umgebung ausgelegt ist, widerstehen kann. Nachdem die gewünschte Größe und das Muster der wandstützenden heraus stehenden Kröpfe bestimmt sind, können die für maximale Wärmeübertragung

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in einer geplanten Druckumgebung notwendige Isostress-konturierte Oberfläche der Oberfläche des dünnwandigen thermisch leitenden Schichtmaterials zusammen mit den wandstützenden herausstehenden Kropfkonturen mittels irgendwelcher herkömmlicher Verfahren eingebracht werden, wie z.B. Pressen, Ziehen, Rollen und dergleichen.

Die kanalisierten Wärmeaustauschelemente, die so gebildet werden, könnten auch in irgendeiner gebogenen Konfiguration geformt werden und dann aufeinander gestapelt werden, wobei definierte Durchführungen zwischen ihnen freibleiben, um einen Wärmeaustauscher von einfacher oder komplizierter Geometrie zu bilden, der mehrere umgrenzte kanalisierte Durchgänge aufweist, wobei mehrere getrennte Durchgänge von und zwischen den äußeren Oberflächen von angrenzenden kanalisierten Wärmeaustauschelementen gebildet werden. Bei einem Betrieb mit Querflußwärmeaustausch liefert der erfindungsgemäße Wärmeaustauscher eine niedrige vordere Oberfläche und einen niedrigen externen Flüssigkeitsdruckabfall.

Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der beiliegenden Darstellung eines Ausführungsbeispiels sowie aus der folgenden Beschreibung.

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Es zeigen:

Pig.l eine isometrische Ansicht eines Automobilradiators, der die erfindungsgemäßen Wärneaustauscher-Kanalelemente verwendet;

Fig.2 eine Ansicht entlang der Längskante des Wärmeaustauscherkanalelementes der Pig. Ij

Fig.3 eine Seitenansicht des Wärmeaustauscher-Kanalelementes 1 der Fig. 1;

Fig.4 eine andere Ausführungsform des Wärmeaustauscher-Kanalelementes 1 der Fig. Ij

Fig.5 eine andere Ausführungsforn der Längskante des Elementes 1 der Fig. Ij

Fig.6 eine isometrische Ansicht einer Reihe von Isostresskanälen mit nach außen stehenden Kröpfen;

Fig.7 eine Querschnittsansicht der Kanäle in Fig. 6 entlang der Linie A-Aj

Fig.8 eine Schnittansicht der Kanäle in Fig. 6 entlang der Linie B-B;

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Pig, 9 eine isometrische Ansicht einer Reihe von Isostresskanälen mit nach innen weisenden Kröpfen; und

Fig. 10 eine Schnittansicht der Kanäle in Fig. 9 entlang der Linie C-C.

Nachdem einmal die Ausdehnungen von den gewünschten Isostresskonturierten Segmenten und der wandstützenden Projektionen eines Wärmeaustauschelementes und ihre gegenseitigen Abstände bestimmt wurden, kann eine Form hergestellt werden. Die Form kann dann verwendet werden, um in herkömmlicher Weise die gewünschte Isostress-Kontur in der oben beschriebenen V/eise auf einem dünnwandigen, thermisch leitenden Blech, z.B. aus Aluminium, herzustellen. Für Radiatoranwendungen kann ein rechteckiges Aluminiumblech gepreßt oder in ähnlicher Weise mit einer Isostress-rkonturierten Form hergestellt werden. Wenn das Blech gefaltet werden soll, sollte der zentrale Faltbereich frei von wandstützenden Projektionen gehalten werden. Das Blech, das jede gewünschte Dicke haben kann, wie oben angegeben, obwohl eine Blechdicke von 0,2 mm (0,008 inch) vorzuziehen ist, kann dann in Längsrichtung am Zentrum gefaltet werden, wodurch eine flache, röhrenartige Konfiguration entsteht, wobei die wandstützenden Projektionen nach innen oder außen weisen. Statt ein großes Blech herzustellen und es zu falten, können zwei Bleche hergestellt und entsprechend an den Längskanten für eine Bindung geformt werden, und dann mittels geeigneter Ein-

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richtungen im Abstand angeordnet werden, um eine flache, röhrenartige Konfiguration zu bilden. Wenn gewünscht, können die Längskanten der Bleche um einen bestimmten Betrag ausgebaucht werden, so daß, wenn die Längskanten der zwei Bleche sich gegenüberliegend berührend angeordnet werden j den gewünschten Abstand innerhalb des Kanals liefern. Die Kanten der Bleche können verklebt werden, wie z.B. mit Epoxydharz, um die Bleche leckdicht miteinander zu verbinden, um eine röhrenartige Konfiguration zu bilden, es kann eine Reihe von diesen Röhren leckdicht zu einem Kropf vereinigt werden, um eine Radiatoranordnung zu bilden.

Wie in den Figuren 1, 2 und 3 gezeigt ist, können abgeflachte röhrenartige Wärmeaustauschelemente 1 luftdicht entlang ihren Kanten 2 bis 3 abgedichtet werden, wobei eine Randverschließverbindung verwendet wird, die mit einem Klebstoff I^ gefüllt ist, wie z.B. ein geeigneter Epoxydkleber. Das Wärmeaustauscherelement 1, das eine Isostress-konturierte Oberfläche 4 mit im Abstand angeordneten wandstützenden Projektionen 5 aufweist, kann mit den Oberflächen-Extremitäten 17 (Kröpfungen) in berührender Beziehung übereinandergelegt werden, um einen Vielfachschicht-Hitzeaustauscher zu bilden. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, liefern die sich berührenden projizierten Kröpfungen 17 Durchlässe 15 zwischen angrenzenden Wäremaustauscherelementen 1, die von den Isostresskonturierten Oberflächen 4 des angrenzenden Wärmeaustauscher-

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elementes 1 gebildet werden, und zusätzlich wirken die berührenden Kröpfungen 17 als ein Rückhalt gegen den inneren Druck in dem Wärmeaustauscherelement 1, Die sich erstreckende Kröpfung 5' könnte versetzt oder nicht symmetrisch auf gegenüberliegenden Seiten eines jeden Wärmeaustauscherelementes 1' angeordnet werden, wie es in Fig. 4 gezeigt ist, wodurch das Durchflussgebiet von Element 1' geändert wird. Die Enden 6 des Wärmeaustauscherelementes 1 sind leicht eingedrückt, wenn notwendig, um einen freien Raum für die Zähne 7 eines kammartigen Teiles 8 zu bilden. Das Teil 8 hält das Uärmeaustauscherelement 1 in richtiger Beziehung und liefert ein äußeres Plattensegment 9, an dem das Kopfteil Io befestigt werden kann. Weiterhin muß das Teil 8 auch eine leckdichte Abdichtung mit dem Kopf Io und den Kanalelementen 1 liefern, so daß im Betrieb ein durch das Element 1 über den Kopf Io zugeführtes Fluidum nicht in den Raum zwischen angrenzenden Elementen 1 leckt. Wie gezeigt, kann der Kopf Io nit Teilen 8 verbunden werden, indem eine Klebstoffverbindungs-Anordnung verwendet wird. Ein geeignetes Harz zur Verwendung als Klebstoffverbindung für Aluminium -ist Harz Typ EA-914, das von der Hysol Division of Dexter Corporation, Californien (U.S.A.) hergestellt wird. Jedoch muß dieses Harz in Verbindung mit einem Alodin-Verfahren verwendet werden, um die zu verbindenen Oberflächen vorzubehandeln. Ein Alodin-Vorbehandlungsverfahren würde grundsätzlich aus den folgenden Schritten bestehen:

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a) Tränken und Reiben der zu behandelnden Oberflächen mit Aceton, um das Fett zu beseitigen;

b) Eintauchen der Oberflächen in schwache Η,ΡΟ^-Säure für 10 bis 15 Sekunden bei Raumtemperatur;

c) Waschen der Oberflächen.-in Wasser;

d) Eintauchen der Oberflächen in Alodin 1200 bei Raumtemperatur für 5 bis 20 Minuten (Alodin 1200 wird von Amchem Products, Inc., Freemont, Californien (U.S.A.) hergestellt und enthält saure Chromsalze und Fluoride);

e) Waschen der Oberflächen mit Wasser, und

f) Trocknen der Oberflächen.

Die getrockneten Oberflächen können danach mit dem Harz verbunden werden, vorzugsweise in einer Zeit von ungefähr k Stunden. Die Wärmeaustauscher-Kanalelemente 1 können dann zusammengehalten werden durch Anwendung eines druckartigen Kanals 12, das entweder an jedes der Teile 8 und/oder an ein getrenntes Strukturteil befestigt werden kann. Kanal 12 muß ebenfalls fest ausgeführt werden, mit einem ausreichenden Querschnitts-Trägheitsmoment, um eine Biegelast aufzunehmen und eine kleine Ausdehnung der Elemente 1 zu ermöglichen. Die Teile 8 und/oder 13 können weiter in einem Rahmen des Automobils für eine bessere Stützung befestigt werden. Um den doppelten Satz von Durchgängen einer Reihe von Elementen dieser Erfindung besser zu illustrieren, zeigen die Fig. 6, 7 und 8 eine Reihe von Elementen 21 mit nach außen sich er-

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streckenden Wandstützen 22, Durchgänge 23 in den Elementen 21 definieren einen Satz von umgrenzten Durchgängen, unabhängig von und getrennt von einem zweiten Satz von Durchgängen 2k _f die zwischen angrenzenden Elementen 21 gebildet sind. Ein Fluidum, das als durchgezogene Pfeile gezeichnet ist, kann durch Durchgänge 23 in den Elementen 21 zugeführt werden, während gleichzeitig ein zweites kühleres Fluidum, als gebrochene Pfeile gezeigt, durch Durchgänge 2k hindurchgeführt v/erden kann, um einen wirksamen Hitzeübergang von dem heißeren Fluidum zu dem kälteren Fluidum zu bewirken, ohne daß sie sich mischen. Bei dieser Ausführungsform von Isokompression wird ein fester Rahmen oder eine Stütze benötigt, ähnlich zu Stütze 12 der Fig. 5, um so den Stapel von Elementen 21 entlang der Seiten festzuhalten. Fig. 9 und 10 illustrieren eine ähnliche Reihe von Elementen 30, mit der Ausnahme, daß die wandstützenden Projektionen 31 nach innen sich erstrecken. Die Durchgänge 32 innerhalb der Elemente 30 sind unabhängig von und getrennt von Durchgängen 33, die zwischen angrenzenden Elementen 30 gebildet sind. Ein Fluidum, als ausgezogene Pfeile gezeigt, kann durch Durchgänge 32 geführt werden, während gleichzeitig ein zweites kühleres Fluidum, gezeigt als die unterbrochenen Pfeile, durch Durchgänge 33 hindurchgeführt werden kann, um wirksam einen Hitzeübergang von dem heißeren zu dem kühleren Fluidum zu ermöglichen, ohne daß sie sich mischen. Für diese Art von Element-Anordnung werden Abstandshalter 3k benötigt, um die Elemente 3o ausreichend

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voneinander entfernt zu halten, um so die Durchgänge 33 zu bilden. Selbstverständlich können die Abstandshalter J>k ähnlich sein zu der kammartigen Struktur 8, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist, die wiederum direkt mit einem Kopf verbunden werden könnte, ähnlich zu Kopf 10, der in Fig. 1 illustriert ist.

Im Betriebszustand bei einem Automobilradiator, wie er in Fig. 1 gezeigt ist, xri.rd heißes V/asser von der Verbrennungskraftmaschine durch die Wärmeaustauscher-Kanalelemente 1 geführt, während kalte Luft durch die Passage 15 geführt wird, die zwischen angrenzenden Wärmeaustauscher-Kanalelementen 1 gebildet v/erden. Um die Wirksamkeit der Wärmeaustauscher-Kanalelemente 1 zu erhöhen, können eine oder beide Kanten 2 und 3 verlängert sein, um eine sekundäre Oberflächen-Wärmeabgaberippe 16 zu bilden, wie sie in Fig. 5 gezeigt ist. Die Rippe, die auch zu den Elementen mittels herkömmlicher Befestigungseinrichtungen hinzugefügt werden könnte, könnte mit Wellungen versehen werden, um die Turbulenz zu erhöhen, oder mit Schlitzen, oder sie könnte irgendeine andere wünschenswerte geometrische Konfiguration annehmen, die die Wirkungsweise der Wärmeaustauscherelemente erhöhen könnte. Es könnten auch Seitenstege verwendet werden, um die Elemente zu trennen, wie in der US-PS 3,291,2o6 gezeigt, oder Kantenrippen, wie in der US-PS 3,lo6,242 gezeigt ist.

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Obwohl die obige Illustration auf Automobilradlatoren gerichtet ist, kann das erfindungsgemäße Primär-Oberflächen-Wa'rmeaustauscherelement bei jeder Art Wärmeaustauscher verwendet werden, bei der ein Wärmeübergang zwischen °inera heißen Medium und einem Kühlmedium erreicht werden soll₄ ohne daß die auftretenden Medien sich miteinander vermischen. Die Konstruktionsflexibilit'it der erfind uns sgemSße η Pr inär-Ober fläche η-Wärmeaustauscher lerne nte macht sie besonders geeignet für komplizierte Wärmeaustauscher-Anwendungen, einschließlich Vorerhitzer für Gasturbinen und niedrig-gradige Hitze-Rejektoren für Atomkraftwerke.

Der hierin verwendete Ausdruck "Mylar" ist ein Handelsname der E. I. DuPont Company, und "Alodin" ist ein Handelsname der Amchen Products, Inc.

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Claims

Patentansprüche

1./ Wärmeaustauscher mit einer Reihe mit Abstand voneinander angeordneter flacher, röhrenförmiger Wärmeaustausch-Kanalelemente, die von wärmeleitenden, druckwiderstehenden Wänden begrenzt sind, mit einer Eingangsöffnung an einem Ende und einer Ausgangsöffnung am anderen Ende und einem Kopfteil, dadurch gekennzeichnet, daß zwei kammartige Elemente (8) vorgesehen sind, die Zähne (7) aufweisen, die sich in einem Endbereich von einem äußeren Plattensegment (9) ausgehend, von gegenüberliegenden Seiten in die Reihe der Wärmeaustausch-Kanalelemente erstrecken, so daß diese im Register mit entsprechenden Lücken zwischen benachbarten Zähnen

(7) sind und wobei die sich von gegenüberliegenden Seiten erstreckenden Zähne (7) der jeweiligen kammartigen Elemente

(8) aneinander anstoßend ausgerichtet sind, um eine lecksichere Dichtung für die Wärmeaustausch-Kanalelemente zu bilden, und daß das Kopfteil (10) leckdicht mit den äußeren Plattensegmenten (9) verbunden ist.

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2. Wärmeaustauscher nach Anspruch !.,dadurch gekennzeichnet, daß die sich von gegenüberliegenden Seiten erstreckenden Zähne (7) der entsprechenden karnmartigen Elemente (8) sich entlang zumindest eines wesentlichen Teils ihrer Länge' aneinander anstoßend überlappen.

3. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kopfteil (10) durch Kleben mit den Plattensegmenten (9) verbunden ist.

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