DE2331563A1

DE2331563A1 - Waermetauscher

Info

Publication number: DE2331563A1
Application number: DE2331563A
Authority: DE
Inventors: Kiyosumi Takayasu
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-06-20
Filing date: 1973-06-20
Publication date: 1974-01-10
Also published as: DE2331563B2; FR2189696A1; US3828851A; FR2189696B1; GB1406941A; DE2331563C3; JPS4920744A; JPS5138462B2; IT990644B

Description

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PATENTANWALT DIPL-ING. R. MDLLER-BORNER PATENTANWALT DIPL-ING. HANS-H. WEY BERLI N-DAH LEM 33 . PO DBIE LS KIALLE E 68 8 MÖNCHEN 22 · Wl DENM AY ERSTRASSE TEL 0311 - 762907 - TELE«|R. PROPINDUS · TELEX 0184057 TEL 0811 . 225585 . TELEGR. PROPINDUS - TELEX 0524244

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KIYOSUMI TAKAYASU Nagoya City, Japan

Wärmetauscher

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher zum wirksamen Erhitzen oder Abkühlen eines zu behandelnden Fludes, z.B. verschiedener Arten von Elektrolyten oder Flüssigkeiten, die einer chemischen Behandlung unterzogen werden sollen.

Es ist bereits ein mehrkanaliger Wärmetauscher vorgeschlagen worden, der mehrere längskanäle aufweist, die durch mehrere Blechteile abgegrenzt werden, zwischen denen Abstände vorhanden sind, so daß es möglich ist, eine elektrische Plattierungsflüssigkeit und andere Flüssigkeiten zu erhitzen oder abzukühlen und die Temperatur der betreffenden Flüssigkeit einzustellen. Ein Nachteil eines solchen Wärmetauschers besteht darin, daß jedes Blechteil mit einem anderen Blechteil verschweißt werden muß, nachdem das erste Blechteil zur Anlage an dem zweiten Blechteil gebracht worden ist, und daß jeder der auf diese Weise gebildeten Kanäle während des Zusammenbaus des Wärmetauschers einer Dichtigkeitsprüfung unterzogen werden muß, so daß es sehr langwierig ist, einen solchen

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Wärmetauscher herzustellen, und daß sich solche Wärmetauscher? nicht im Wege der Massenfertigung herstellen lassen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe, zugrunde, einen Wärmetauscher zu schaffen, der mehrere zusammengesetzte zylindrische Mantel aufweist, von denen sich jeder aus zwei trogförmigen Elementen zusammensetzt, welche zu einem zusammenhängenden Körper miteinander verschweißt werden, die nach dem Verschweißen auf Undichtigkeiten untersucht werden, und die sich dann mit einem minimalen Zeit- und Arbeitsaufwand zu einem Wärmetauscher zusammenbauen lassen. Ferner soll durch die Erfindung ein Wärmetauscher geschaffen werden, der eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit aufweist und mit einem hohen thermischen Wirkungsgrad arbeitet.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist durch die Erfindung ein Wärmetauscher der genannten Art geschaffen worden, der Lehrerzusammengesetzte, zylindrische, konzentrisch angeordnete und durch Abstände voneinander getrennte Mantel aufweist, von denen jeder aus zwei trogförmigen Elementen aufgebaut ist, von denen sich jedes aus zwei zu einem zusammenhängenden Körper vereinigten Segmenten zusammensetzt, wobei das eine Segment mehrere in Abständen verteilte Längsrippen aufweist, die sich in Richtung der Achse des Segments über die ganze Längs des Sigments erstrecken, während das andere Segment mehrere in Abständen verteilte, in der Umfangsrichtung verlaufende Rippen aufweist, die sich über den ganzen Umfang dieses Segments erstrecken, welch letzteres das zuerst genannte Segment so umgibt, daß die beiden Segmente mehrere erste langgestreckte Kanäle abgrenzen, die sich über die ganze Länge der Segmente erstrecken, und wobei die zusammengesetzten zylindrischen Mantel im wesentlichen an ihren oberen und unteren Teilen dua?ch Abdeckplatten so abgeschlossen sind, daß sie mehrere zweite langgestreckte Kanäle abgrenzen, die sich im wesentlichen über die ganze Länge der zusammengesetzten zylindrischen Mäntel und parallel zu den zuerst genannten Kanälen erstrecken,, wobei ferner an der Oberseite und der Basis der zusamme?!.;

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setzten zylindrischen Mäntel zwei öffnungen vorhanden sind, die in Verbindung mit den zuerst genannten Kanälen stehen, um das Zu- und Abführen eines heißen oder kalten Mediums zu ermöglichen, und wobei schließlich zwei öffnungen im wesentlichen an Oberen und unteren, einander diametral gegenüberliegenden seitlichen Teilen der zusammengesetzten zylindrischen Mantel vorhanden sind, die in Verbindung mit den an zweiter Stelle genannten Kanälen stehen und dazu dienen, das Zu- und Abführen eines zu erhitzenden oder abzukühlenden Fludes zu ermöglichen.

Der Gegenstand der Erfindung und vorteilhafte weitere Einzelheiten derselben sind nachstehend anhand eines besonders bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert, welches in der Zeichnung schematisch dargestellt 1st. Es zeigt:

3?ig. 1 eine verkürzte Vorderansicht einer Ausführungsform eines Wärmetauschers;

Fig. 2 eine verkürzte Seitenansicht des Wärmetauschers nach Pig. 1J

Fig. 3 einen Schnitt längs der linie III-III in Fig. 1} Fig. 4 einen Schnitt längs der Idnie IV-IV in Fig. 1j Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie V-V in Fig. 1}

Fig. 6 eine perspektivische Darstellung eines sich aus zwei trogförmigen Segmenten zusammensetzenden trogförmigen Elements j

Fig. 7 eine verkleinerte Vorderansicht des fertig zusammengebauten Wärmetauschers nach Fig. 1j und

Fig. 8 eine verkleinerte Seitenansicht des Wärmetauschers nach Fig. 7.

In Fig. 1 und 2 ist eine inagesamt mit 1 bezeichnete Ausführungsfonn eines Wärmetauschers nach der Erfindung dar-

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gestellt, der an seinem oberen Ende eine Einlaßöffnung 2 zum Zuführen eines heißen oder kalten Mediums und an seiner Basis eine Auslaßöffnung 3 zum Abführen des heißen oder kalten Mediums aufweist. Nahe seinem unteren Ende ist der Wärmetauscher 1 mit einer weiteren Einlaßöffnung 4 zum Zuführen eines zu erhitzenden oder abzukühlenden Fludes versehen. Das zu erhitzende oder abzukühlende Flud wird von dem Wärmetauscher über eine weitere Auslaßöffnung 5 abgegeben, die dem oberen Ende des Wärmetauschers benachbart ist. Von der Einlaßöffnung 2 aus erstrecken sich zu der Auslaßöffnung 3 mehrere langgestreckte Kanäle. Wie in Fig. 1 und 2 mit gestrichelten Linien angedeutet, ist nahe dem oberen und dem unteren Ende des Wärmetausehers je eine Abdeckplatte 6 angeordnet, die dazu dient, das Innere des Wärmetauschers mit Ausnahme der ersten langgestreckten Kanäle so abzuschließen, daß zweite langgestreckte Kanäle abgegrenzt werden, die sich von der Einlaßöffnung 4 zu der Auslaßöffnung 5 erstrecken. Ferner zeigen Fig. 1 und 2 noch zu beschreibende Abstandhalter 7 als Bestandteile des Wärmetauschers.

Zu dem Wärmetauscher nach der Erfindung gehören mehrere zusammengesetzte zylindrische, konzentrisch angeordnete und durch Abstände voneinander getrennte Mäntel 8, die gemäß Fig. 3 bis 5 auf einander diametral gegenüberliegenden Seiten mit den Abstandhaltern 7 verschweißt sind.

Jeder zusammengesetzte zylindrische Mantel 8 ist aus zwei trogförmigen Elementen 9 aufgebaut. Gemäß Fig. 6 setzt sich jedes dieser trogförmigen Elemente 9 aus zwei Segmenten 10 und 11 zusammen, von denen jedes zwei Abkantungen 12 bzw. 13 aufweist, die paarweise miteinander verschweißt sind. Das Segment 10 weist mehrere in Umfangsabständen verteilte Längsrippen 14 auf, die sich parallel zur Längsachse des Segments 10 über seine ganze Länge erstrecken. Las zweite Segment 11 ist mit mehreren in der Umfangsrichtung verlaufenden Rippen 15 versehen, die in Längsabständen verteilt sind und sich über den ganzen Umfang des Segments 11 erstrecken.

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Gemäß Fig. 6 umgibt das Segment Ή das innere Segment 10 derart, daß die beiden Segmente mehrere erste langestreckte Kanäle 16 abgrenzen, die sich über die ganze Länge beider Segmente 10 und 11 erstrecken.

Die zusammengesetzten zylindrischen Mäntel 8 sind im wesentlichen an ihren oberen und unteren Enden durch Deckplatten 6 abgeschlossen, die so angeordnet sind, daß sie mehrere zweite langgestreckte Kanäle 17 abgrenzen, welche sich parallel zu den ersten Kanälen 16 über die ganze Länge der zusammengesetzten zylindrischen Mantel erstrecken.

Diese Wärmetauseherkonstruktion ist gemäß Fig. 7 und 8 von einer zylindrischen Umschließung 18 umgeben und stehend auf einer Tragkonstruktion 19 angeordnet, die eine in Verbindung mit der Auslaßöffnung 3 stehende Austrittsöffnung 20 aufweist.

Der Wärmetauscher nach der Erfindung arbeitet in der nachstehend beschriebenen Weise. Das heiße oder kalte Medium wird dem Wärmetauscher über die Einlaßöffnung 2 zugeführt, woraufhin es durch die ersten Kanäle 16 nach unten strömt, um dann über die Auslaßöffnung 3 abgegeben zu werden.

Das zu erhitzende oder abzukühlende Plud wird über die Einlaßöffnung 4 zugeführt, so daß es von unten nach oben aurch die zweiten Kanäle 17 strömt, um den Wärmetauscher dann über die Auslaßöffmang 5 zu verlassen.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Wärmetauscher aus drei zusammengesetzten zylindrischen Mänteln aufgebaut. Natürlich könnte man auch entsprechende Wärmetauscher herstellen, bei denen mindestens zwei zusammengesetzte zylindrische Mäntel oder anstelle der beschriebenen drei Mantel z.B. vier, fünf oder noch mehr Mantel vorhanden sind.

Die trogförmigen Elemente 9» die Abstandhalter 7 und die Deckplatten 6 können vorzugsweise aus korrosionsbestän-

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digem Blech hergestellt werden, z.B. aus nichtrostendem ι Stahl, Titan» Zirkon und Tantal.

Um den erfindungsgemäßen Wärmetauscher zusammenzubauen., kann man von den vorgefertigten trogförmigen Elementen 9 nach Fig. 6 ausgehen und die Abkantungen 12 und 15 der beiden Segmente 10 und 11 mit den Abständhaltern verschweißen. Die erfindungsgemäße Konstruktion ermöglicht es, jedes der trogförmigen Elemente 9 einer Prüfung auf Dichtheit und anderen Prüfungen zu unterziehen, bevor die Elemente zu mehreren zusammengesetzten zylindrischen Mänteln 8 zusammengefügt werden«

Wie erwähnt, gehören zu einem Wärmetauscher nach der Erfindung mindestens zwei zusammengesetzte zylindrische Mantel 8, von denen jeder aus zwei trogförmigen Elementen 9 besteht, von denen sieh wiederum jedes aus zwei Segmenten .1C und 11 zusammensetzt, wobei das Segment 10 mehrere Längsrippen I4 und das Segment 11 mehrere in der Umfangsrichtung verlaufend■=» Rippen 15 aufweist, wobei benachbarte Rippen durch einen vorbestimmten Abstand getrennt sind, und wobei innerhalb des Wärmetauschers längs- und Querrippen miteinander wechseln. Im Vergleich zu bekannten Wärmetauschern besitzt der Wärmetauscher nach der Erfindung somit eine erheblich höhere Festigkeit, er ist von einfacherer Konstruktion, und er weist eine größere Wärmeaustauschfläche auf. Außerdem ermöglicht es die erfindungsgemäße Konstruktion, Leckprüfungen an jedem einzelnen trogförmigen Element 9 durchzuführen und dann die geprüften trogförmigen Elemente zu einem zusammengesetzten zylindrischen Mantel 8 zu vereinigen, woraufhin der vollständige Wärmetauscher aus mehreren zusammengesetzten Mänteln aufgebaut wird; hierdurch wird eine umständliche Arbeitsweise vermieden, die sich bei den bis jetzt bekannten Wärmetauschern ergibt, bei denen man jeweils ein Blechteil auf ein anderes Blechteil auflegt, die Blechteile an ihren seitlichen Rändern miteinander verschweißt und dann die Leckprüfung während des Zusammenbaus durchführen muß. Somit ist es möglich, Wärmetau scher nach der Erfindung auf sehr einfache Weise und im Wege der Massenfertigung herzustellen.

-309882/1U2 Anspruchj.

Claims

ANSPRUCH

Wärmetauscher, dadurch. gekennzeichnet , daß ,,mehrere zusammengesetzte zylindrische Mantel (8) vorhanden sind, die konzentrisch angeordnet und durch radiale Abstände getrennt sind, und die mit sie in ihrer Lage haltenden Abstandhaltern (7) verschweißt sind, daß zu jedem zusammengesetzten zylindrischen Mantel zwei trogförmige Elemente (9) gehören, von denen jedes aus zwei fest miteinander verbundenen Segmenten (10, 11) besteht, daß das eine Segment (10) mehrere in Umfangsabständen verteilte, sich über die ganze Länge des Segments erstreckende Längsrippen (14) aufweist, daß das andere Segment (11) mit mehreren in Längsabständen verteilten, in der Umfangsrichtung verlaufenden Rippen (15) versehen ist, die sich über den ganzen Umfang des Segments erstrecken, daß das zweite Segment das erste Segment so umschließt, daß die beiden Segmente mehrere erste, sich über die ganze Länge der Segmente erstreckende langgestreckte Kanäle abgrenzen, daß die zusammengesetzten zylindrischen Mantel im wesentlichen an ihrem oberen und ihrem unteren Ende durch Deckplatten (6) so abgeschlossen sind, daß sie zusammen mit den Deckplatten mehrere zweite langgestreckte Kanäle (17) abgrenzen, die sich parallel zu den ersten Kanälen im wesentlichen über die ganze Länge der zusammengesetzten zylindrischen Mäntel erstrecken, daß dem ober ren und dem unteren Ende der durch die zusammengesetzten zylindrischen Mäntel gebildeten Baugruppe je eine öffnung (2, 3) zugeordnet ist, daß diese öffnungen in Terbindung mit den ersten Kanälen stehen und dazu dienen, dem Wärmetauscher ein heißes oder kaltes Medium zuzuführen bzw. es aus dem Wärmetauscher abzuleiten, daß der durch die zusammengesetzten zylindrischen Mäntel gebildeten Baugruppe im wesentlichen am oberen bzw. am unteren Ende und auf einander diametral gegenüberliegenden Seiten zwei weitere öffnungen (4-, 5) zugeordnet sind, und daß diese Öffnungen in Verbindung mit den zweiten Kanälen stehen und dazu dienen, dem Wärmetauscher ein zu erhitzendes oder abzukühlendes ϊΊμα zuzuführen bzw. es aus dem Wärmetauscher abzuleiten.

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