DE2351529A1

DE2351529A1 - Shell and tube heat exchanger - with elastic PVC shell and tubes helically twisted round tube bank axis

Info

Publication number: DE2351529A1
Application number: DE19732351529
Authority: DE
Inventors: Helmut Lemmer
Original assignee: LEMMER KG
Current assignee: LEMMER KG
Priority date: 1973-10-13
Filing date: 1973-10-13
Publication date: 1975-04-17

Abstract

In a heat exchanger, particularly a shell and tube single pass cooler, for heat transfer between two fluid streams one of which flows through, and the other round, the tubes between a feed coupling at one end of the tube bundle and a return flow coupling at the other end thereof, all the outer tubes of the tube bundle - viewed in cross section - are arranged in a circle round a central tube, more esp. with the circular profile shell lying along their outer periphery. In particular, the shell is an elastic tube and at least the outer circle of tubes are twisted helically round the central axis of the tube bundle. For a given throughput the heat exchanger takes up less space due to its improved overall coefficient of heat transfer. It is simple to fabricate and assemble and may be made as a module, one or more of which can be incorporated in the cooling system.

Description

Dipl. Phys. WERNER HERTEL ₈ München 22Dipl. Phys. WERNER HERTEL ₈ Munich 22

Patentanwalt Robert Koch Straße 1Patent attorney Robert Koch Strasse 1

Telefon (089) 293645 ' Telex 522050 mbpatTelephone (089) 293645 'Telex 522050 mbpat

\% 010. W] \% 010. W]

LEMMER KGLEMMER KG

5204 Lohmar 21, Wahlscheid, Oberste Höhe5204 Lohmar 21, Wahlscheid, Top height

WärmeaustauscherHeat exchanger

Die Erfindung betrifft einen Wärmeaustauscher, insbesondere Durchflußkühler, mit einem von einem Außenmantel umgebenen Rohrbündel zur Übertragung von Wärme zwischen zwei Strömungsmitteln, von denen das eine durch die Rohre und das andere um deren Außenseite zwischen einer zugeordneten ZuIaufkupplung in einem Endbereich des Bündels und einer zugeordneten Rücklaufkupplung im anderen Endbereich des Bündels strömt.The invention relates to a heat exchanger, in particular Flow-through cooler, with a tube bundle surrounded by an outer jacket for the transfer of heat between two fluids, of which one through the pipes and the other around their outside between an associated supply coupling in one end of the bundle and an associated return coupling flows in the other end of the bundle.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Wärmeaustauschers der eingangs genannten Gattung, bei dem in Verbindung mit einer einfachen und preisgünstigen Herstellung und geringem Raumbedarf eine Beschädigung bei einem eventuellen Einfrieren eines der Strömungsmittel und eine Verschmutzung in den Strömungsbereichen praktisch ausgeschlossen ist.The object of the invention is to create a heat exchanger of the type mentioned, in which in connection with a simple and inexpensive production and low Space requirements damage in the event of a possible freezing of one of the fluids and contamination in the Flow areas is practically excluded.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind alle äußeren Rohre des Bündels im Bündelqulrschnitt gesehen - kreisförmig um ein zentrales Rohr angeordnet, während vorteilhafterweise der Außenmantel kreisringförmig entlang dem Außenkreis des Bündels um dieses angeordnet ist. Dabei stehen vorteilhafterweise die Rohre desTo solve this problem, all outer tubes of the bundle are seen in the bundle cross section - circular around a central one Tube arranged while advantageously the outer jacket is arranged circularly along the outer circle of the bundle around this. The tubes of the

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Privatadresse: 8035 Gauting, Magdalenenstraße 14, Telefon (089) 850311"⁷ Private address: 8035 Gauting, Magdalenenstraße 14, phone (089) 850311 " ⁷

Bündels in dessen Bereich, zwischen der Zulauf- und der Rücklaufkupplung für das um die Außenseite der Rohre strömende Strömungsmittel in Linienberührung miteinander, während der Außenmantel vorteilhafterweise als Schlauch vorgesehen ist und die Rohre in Linienberührung miteinander hält.Bundle in its area, between the inlet and the return coupling for the fluid flowing around the outside of the tubes in line contact with each other during the Outer jacket is advantageously provided as a hose and holds the tubes in line contact with each other.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind zumindest die kreisringförmig um das zentrale Rohr angeordneten äußeren Rohre des Bündels wenigstens in dessen Bereich zwischen der Zulauf- und der Rücklauf kupp lung für das um die Außenseite der Rohre strömende Strömungsmittel um die Mittellängsachse des Bündels schraubenförmig verdreht bzw. verdrallt.In a preferred embodiment, at least the are circular around the central tube arranged outer tubes of the bundle at least in its area between the inlet and the return coupling for the fluid flowing around the outside of the tubes around the central longitudinal axis of the bundle helically twisted or twisted.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß der Wärmeaustauscher einen K-Ifaktor, der die Wärmeübertragung in Kilokalorien pro Quadratmeter und Stunde angibt, aufweist, der wesentlich höher als bei einem Wärmeaustauscher mit Röhrbündeln mit vergleichbarer Leistung ohne die erfindungsgemäßen Merkmale ist.
Weitere wesentliche Vorteile der Erfindung werden durch die schraubenförmige Verdrehung bzw. Verdrallung der äußeren Rohre um das zentrale Rohr des Bündels erreicht. Der bei der Verdrallung der Rohre eintretende Schrumpfungsverlust führt vorteilhafterweise zu einer Einsparung von Bauraum. Weiterhin wird durch diese Verdrallung ein hoher K-Faktor. erreicht, während die Gefahr für eine Verschmutzung in den Strömungsbereichen des Wärmeaustauschers wesentlich herabgesetzt ist, so daß ein Warten und Reinigen nur in größeren Abständen erfolgenS braucht oder sogar vollständig entfallen kann. Schließlich wird das um die Außenseite der Rohre strömende Strömungsmittel dazu gezwungen, unabhängig davon, welchen Weg es nimmt, zwischen der Zulaufkupplung und der Hüc.v.laufkupplung ständig mit den Rohren in Berührung zu bleiben, wobei alle für dieses Strömungsmittel möglichen Strömungswege gleich lang sind.A major advantage of the invention is that the heat exchanger has a K-Ifaktor, which indicates the heat transfer in kilocalories per square meter and hour, which is significantly higher than in a heat exchanger with tube bundles with comparable performance without the features of the invention.
Further essential advantages of the invention are achieved by the helical twisting or twisting of the outer tubes around the central tube of the bundle. The loss of shrinkage that occurs when the tubes are twisted advantageously leads to a saving in installation space. Furthermore, this twist creates a high K-factor. achieved, while the risk of contamination in the flow areas of the heat exchanger is significantly reduced, so that maintenance and cleaning only needs to be carried out at greater intervals or can even be completely omitted. Ultimately, the fluid flowing around the outside of the pipes is forced, regardless of which route it takes, to stay in constant contact with the pipes between the inlet coupling and the hose coupling, with all possible flow paths for this fluid being the same length .

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Vorteilhafterweise ist die Steigung der verdrehten Rohre ein-Ms viermal und vorzugsweise anderthalbmal bis zweieinhalbmal "so groß wie der Außenkreisdurchmesser des Bündels, während der Außendurchmesser jedes Rohres vorteilhafterweise zwischenThe pitch of the twisted tubes is advantageously a-Ms four times, and preferably one and a half times to two and a half times "as large as the outer circle diameter of the bundle, while the outside diameter of each tube advantageously between

5 und 15 mm. liegt, wobei bevorzugt jedes Rohr einen Außendurchmesser von 8 mm aufweist. Dabei weist das Bündel vorteilhafterweise 5 bis 13 Rohre und bevorzugt 7 Rohre, von denen5 and 15 mm. is, each tube preferably having an outer diameter of 8 mm. The bundle advantageously has 5 to 13 tubes and preferably 7 tubes, of which

6 Rohre - im Bündelquerschnitt gesehen - auf einem gemeinsamen Ereisring angeordnet sind, auf. Bei einer Ausführungsform mit6 tubes - seen in the bundle cross-section - are arranged on a common Ereisring. In one embodiment with

7 Rohren, von denen jedes Rohr einen Durchmesser von 8 mm aufweist, liegt somit die Steigung vorteilhafterweise zwischen 24 cm und 96 cm und bevorzugt zwischen 36 cm und 60 cm.7 tubes, each of which has a diameter of 8 mm, the slope is thus advantageously between 24 cm and 96 cm and preferably between 36 cm and 60 cm.

Vorteilhafterweise bestehen die Rohre aus einem Material, das einerseits gute Wärmeübertragungseigenschaften aufweist und andererseits eine Verdrehung der Rohre um die Mittellängsachse des Bündels und ein schraubenförmiges oder schneckenförmiges Aufwickeln des gesamten Bündels selber zuläßt. Ein Material, das dieses Bedingungen erfüllt, ist Kupfer, aus dem die Rohre bevorzugt bestehen.The tubes are advantageously made of a material which, on the one hand, has good heat transfer properties and on the other hand, a twisting of the tubes about the central longitudinal axis of the bundle and a helical or helical one Winding up the entire bundle itself allows. One material that meets this requirement is copper, which is used to make the pipes preferentially exist.

Weiterhin besteht vorteilhafterweise der Außenmantel bzw. Schlauch aus einem Material, das sowohl zur Aufnahme der bei einem eventuellen Einfrieren des um die Außenseite der Rohre strömenden Strömungsmittels auftretenden Volumenvergrößerung als auch für ein schraubenförmiges oder schneckenförmiges Aufwickeln des gesamten Bündels genügend elastisch ist. Hierzu besteht der Schlauch vorteilhafterweise aus einem elastischen Kunststoff und bevorzugt aus PVC₀ Furthermore, the outer jacket or hose is advantageously made of a material that is sufficiently elastic both to accommodate the increase in volume that occurs in the event of a freezing of the fluid flowing around the outside of the tubes and to allow the entire bundle to be rolled up in a helical or helical manner. For this purpose, the hose is advantageously made of an elastic plastic and preferably of PVC ₀

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das Rohrbündel zusammen mit seinem Außenmantel bzw. Schlauch zwischen seinen Zulauf- und Rücklaufkupplungen schneckenförmig oder schraubenförmig als Paket zusammengelegt. Vorteilhafterweise ist der In a preferred embodiment, the tube bundle is together with its outer jacket or hose between its inlet and return couplings, put together in a helical or helical shape as a package. Advantageously, the

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als Paket zusammengelegte Teil zur Bildung eines Bausteinblockes eingegossen oder eingeschäumt.Part combined as a package to form a building block poured or foamed.

Erfindungsgemäß wird der Vorteil erreicht, daß der Wärmeaustauscher mit vorgegebenen festen Außenabmessungen und einer vorgewählten festen Wärmeaustauschleistung in großen Stückzahlen als genormter Baustein hergestellt werden kann, wobei je nach den erforderlichen Wärmeaustauschleistungen ein solcher Baustein alleine oder eine Zusammenschaltung von mehreren solchen Einheitsbausteinen eingesetzt werden kann.According to the invention, the advantage is achieved that the heat exchanger with predetermined fixed external dimensions and a preselected fixed heat exchange capacity in large Quantities can be produced as a standardized module, depending on the required heat exchange performance such a module can be used alone or an interconnection of several such unit modules.

Das schneckenförmige oder schraubenförmige Zusammenlegen des Rohrbündels zusammen mit seinem Außenmantel bzw. Schlauch ist aufgrund der schraubenförmigen Verdrehung der äußeren Rohre um das zentrale Rohr auf einfache Weise möglich.The helical or helical folding of the tube bundle together with its outer jacket or hose is possible in a simple manner due to the helical rotation of the outer tubes around the central tube.

Ein erfindungsgemäßer Wärmeaustauscher kann vorteilhafterweise auf sehneile und einfache Weise hergestellt werden, da lediglich ein Bündel von Rohren zusammengelegt, die äußeren Rohre um das zentrale Rohr schraubenförmig mit einer vorbestimmten Steigung verdreht, der als Außenmantel dienende el.astische Schlauch aufgezogen, die Zulauf- und die Rücklauf kupp lung, die ein gleiches T-Stück sein können, auf die Enden des Rohrbündels aufgeschoben und mit den Enden des Schlauches fest verbunden, die gesamte Anordnung schneckenförmig oder schraubenförmig zusammengelegt und verschäumt zu werden braucht. Dabei wird die durchgehende Linienberührung der Rohre untereinander zwischen der Zulaufkupplung und der Rücklaufkupplung für das um die Außenseite der Rohre strömende Strömungsmittel auf einfache Weise durch den Außenmantel, der die Rohre elastisch zusammendrückt, aufrechterhalten, ohne daß irgendein aufwendiger Arbeitsgang, wie ein Schweißen, erforderlich ist, um die Linienberührung zu sichern.A heat exchanger according to the invention can advantageously can be manufactured in a tight and simple manner, since only a bundle of tubes is put together, the outer tubes around the central tube twisted helically with a predetermined pitch, the elastic hose serving as the outer jacket pulled up, the supply and return coupling, which can be the same T-piece, pushed onto the ends of the tube bundle and firmly connected to the ends of the hose, the entire arrangement folded in a helical or helical shape and needs to be foamed. The continuous line contact of the pipes with each other is ensured between the inlet coupling and the reverse clutch for the around the outside of the Maintaining fluids flowing through pipes in a simple manner through the outer jacket, which elastically compresses the pipes, without any laborious operation, such as welding, being required to secure the line contact.

Ein erfindungsgemäßer Wärmeaustauscher erfordert somit vorteilhafterweise einen im Vergleich zu einer vorgegebenen KühlleistungA heat exchanger according to the invention thus advantageously requires one compared to a given cooling capacity

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sehr geringen Raumbedarf, da sowohl durch die Schrumpfung ' des Rohrbündels in dessen Längsrichtung bei der Verdrehung der äußeren Rohre um das zentrale Rohr als auch bei dem schneckenförmigen oder schraubenförmigen Zusammenlegen des Rohrbündels zusammen mit dessen Außenmantel der Raumbedarf des gesamten Wärmeaustauschers erheblich verringert wird.very little space, the tube bundle is in its longitudinal direction during the rotation of the outer tubes to the central tube to be significantly reduced even when the helical or screw-shaped folding of the tube bundle together with its outer jacket, the space requirement of the entire heat exchanger since both by the shrinkage '.

Die Erfindung ist insbesondere geeignet für Gegenstrom-Durchflußkühler. The invention is particularly suitable for countercurrent flow coolers.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung beispielsweise beschrieben! in dieser zeigt:The invention is illustrated below with reference to the drawing, for example described! in this shows:

B¹Xg. 1 eine schematische Schnittansieht eines Endbereiches eines erfindungsgemäßen Gegehstrom-Durchflußkühlers,B ¹ Xg. 1 shows a schematic sectional view of an end region of a counterflow flow cooler according to the invention,

I¹Xg. 2 eine Querschnittsansicht des von einem Schlauch zusammengehaltenen Rohrbündels des in Fig. 1 dargestellten Durchflußkühlers,I ¹ Xg. 2 shows a cross-sectional view of the tube bundle held together by a hose of the flow-through cooler shown in FIG. 1,

Fig. 5 i*¹ Aufsicht einen Durchflußkühler, dessen Rohrbündel zusammen mit dem dieses umgebenden Außenmantel zwischen der ZuIaufkupplung und der Rücklaufkupplung für das zu kühlende Mittel schraubenförmig mit ovalem Umriß zusammengelegt ist, undFig. 5 i * ¹ plan view of a flow cooler, the tube bundle together with the surrounding outer jacket between the inlet coupling and the return coupling for the medium to be cooled is put together in a helical shape with an oval outline, and

Fig. 4 eine Seitenansicht des in Fig. 5 dargestellten Durchflußkühlers. FIG. 4 is a side view of the flow-through cooler shown in FIG.

Nach den Fig. 1 und 2 weist ein erfindungsgemäßer Gegenstrom-Durchflußkühler 10 ein Rohrbündel 20 auf, in welchem sechs äußere Rohre 14- auf einem gemeinsamen Kreisring um ein zentrales Rohr 16 angeordnet sind, wie es aus dem Querschnitt in Fig_o 2According to FIGS. 1 and 2 10, an inventive countercurrent flow cooler a tube bundle 20, in which six outer tubes 14 arranged on a common circle ring around a central pipe 16, as _o from the cross section in Fig 2

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ersichtlich ist. Die sechs äußeren Eohre 14 sind von einem Außenmantel 12 umgeben, der kreisförmig entlang dem Außenkreis des Bündels 20 angeordnet ist. Der Außenmantel 12 ist ein Schlauch 12 aus elastischem Kunststoffmaterial, das vorteilhafterweise PVC ist. Der Schlauch 12 hält Jedes der äußeren Rohre 14 sowohl mit seinen beiden benachbarten äußeren Rohren 14- als auch mit dem zentralen Rohr 16 in Linienberührung.can be seen. The six outer ears 14 are of one Surrounding outer jacket 12, which is arranged in a circle along the outer circle of the bundle 20. The outer jacket 12 is a Hose 12 made of elastic plastic material, which advantageously PVC is. The hose 12 supports each of the outer tubes 14 with both its two adjacent outer tubes 14- as well as with the central tube 16 in line contact.

Nach den Fig. 1 und 5 ist der als Außenmantel dienende Schlauch 12 kürzer ausgebildet als das Rohrbündel 20. In jedem Endbereich des Rohrbündels 20 ist eine als T-Stück ausgebildete Kupplung 18 vorgesehen, die auf das Rohrbündel aufgesetzt ist. In 3?ig. 1 ist eines dieser beiden T-Stücke mehr im einzelnen dargestellt. Das T-Stück 18 ist in seinem dem Schlauch 12 zugewendeten Bereich eingeschnürt und der Schlauch 12 ist auf den eingeschnürten Teil des T-Stückes 18 aufgezogen, wo er durch eine Rohrschelle gesichert werden kann. An dem zu dem Schlauch 12 entgegengesetzten Ende weist das T-Stück 18 einen radial nach innen gerichteten Ringflansch 24 auf, der um das Rohrbündel 20 herumgreift. Die äußeren Rohre 14 sind an der radial inneren Kante des Ringflansches 24 jedes T-Stückes 18 befestigt, beispielsweise mit dieser Kante verlötet. Der Schenkel der T-Stücke 18 dient zur Verbindung mit dem Zulauf bzw. Rücklauf für das zu kühlende Mittel. Innerhalb des T-Stückes 18 werden die äußeren Rohre 14 auf Abstand sowohl voneinander als auch von dem zentralen Rohr 16 gehalten, so daß das um die Außenseite der Rohre 14 und 16 strömende, zu kühlende Mittel, auf-der Zulaufseite 26 zwischen die Rohre eingeführt und auf der Rücklauf seite 28 aus dem Bereich zwischen den Rohren wieder herausgeführt werden kann.According to FIGS. 1 and 5, the hose serving as the outer jacket is 12 is made shorter than the tube bundle 20. In each end region of the tube bundle 20 there is a T-piece Coupling 18 is provided, which is placed on the tube bundle. In 3 ig. 1 is one of these two tees in more detail shown. The T-piece 18 is constricted in its area facing the hose 12 and the hose 12 is open pulled up the constricted part of the T-piece 18, where it can be secured by a pipe clamp. On the one to the hose 12 opposite end, the T-piece 18 has a radially inwardly directed annular flange 24 around the tube bundle 20 reaches around. The outer tubes 14 are attached to the radially inner edge of the annular flange 24 of each T-piece 18, for example soldered to this edge. The leg of the T-pieces 18 is used to connect to the inlet or return for the means to be cooled. Within the T-piece 18, the outer tubes 14 are spaced both from one another and from the central one Pipe 16 held so that the medium to be cooled flowing around the outside of the pipes 14 and 16, on the inlet side 26 inserted between the pipes and led out again on the return side 28 from the area between the pipes can.

Wie im rechten Teil der Fig* I zeichnerisch angedeutet ist, sind die äußeren Rohre 14 des Rohrbündels zwischen den .beidenAs indicated in the drawing in the right part of Fig * I, are the outer tubes 14 of the tube bundle between the .beiden

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T-Stücken 18 um das zentrale Roiir 16 schraubenförmig verdreht. Die Steigung dieser Verdrehung hängt unter anderem ab von den Abmessungen der Rohre und des Eohrbündels. Wenn beispielsweise die Rohre einen Durchmesser von 8 mm'und somit der Außenkreis des Bündels einen Durchmesser von 24 mm aufweist, liegt die Steigung der Verdrehung vorteilhafterweise zwischen 30 und 60 cm.T-pieces 18 twisted helically around the central roiir 16. The slope of this twist depends, among other things, on the dimensions of the tubes and the tube bundle. For example, if the tubes have a diameter of 8 mm 'and thus the outer circle of the bundle has a diameter of 24 mm, the slope of the twist is advantageously between 30 and 60 cm.

Nach den Fig. 3 und 4 ist der zwischen den T-Stücken 18 liegende Teil des Rohrbündels 20 zusammen mit dem dieses umgebenden Schlauch 12 schraubenförmig mit ovaler Gestalt als Paket 22 zusammengelegt.. Das Paket 22 wird vorteilhaft erweise eingegossen oder eingeschäumt, um es in dieser Gestalt für den Transport und den Betrieb zu stabilisieren, vor Beschädigungen zu schützen und gegen die Umgebung zu isolieren. Der Krümmungsradius, mit dem das Rohrbündel schraubenförmig oder schneckenförmig zusammengelegt werden kann, hängt ab von der Steigung der Verdrehung der äußeren Rohre 14 um das zentrale Rohr 16.According to FIGS. 3 and 4, the one between the T-pieces 18 is Part of the tube bundle 20 together with that surrounding it Hose 12 folded together in a helical shape with an oval shape as a package 22. The package 22 is advantageously cast in or foamed to it in this shape for transport and to stabilize the operation, to protect it from damage and isolate from the environment. The radius of curvature with which the tube bundle is collapsed in a helical or helical shape depends on the pitch of the twisting of the outer tubes 14 around the central tube 16.

Weiterhin ist nach den Fig. 3 und 4· an einem Ende des Rohrbündels 20 ein Venturiverteiler 30 und an dem anderen Ende des Bündels 20 ein Sammeltopf 32 angeordnet. Der Venturiverteiler 30 dient dazu, daß Kühlmittel, in das Innere der Rohre 14 und 16 einzuspritzen, während der Sammeltopf 32 dazu dient, am anderen Ende das Kühlmittel aus dem Inneren der Rohre 14 und 16 abzusaugen.Furthermore, according to FIGS. 3 and 4, at one end of the tube bundle 20 a venturi 30 and at the other end of the Bundle 20 a collecting pot 32 is arranged. The venturi distributor 30 is used to ensure that coolant in the interior of the tubes 14 and 16 inject, while the collecting pot 32 is used to other end the coolant from inside the tubes 14 and 16 suction.

Durch die Verdrehung'der äußeren Rohre 14 um das zentrale Rohr 16 und die elastische Ausbildung des Außenmantels 12 als Schlauch wird erreicht, daß die Linienberührung jedes äußeren Rohres 14 sowohl mit seinen beiden benachbarten äußeren Rohren 14 als auch mit dem zentralen Rohr 16 über die gesamte Länge desBy twisting the outer tubes 14 around the central tube 16 and the elastic design of the outer jacket 12 as Hose is achieved that the line contact of each outer tube 14 with both its two adjacent outer tubes 14 as well as with the central tube 16 over the entire length of the

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Rohrbündels zwischen "den beiden T-Stücken 18 auch nach dem schraubenförmigen oder schneckenförmigen Zusammenlegen des Rohrbündels zu dem Paket 22 aufrechterhalten bleibt.Tube bundle between "the two T-pieces 18 also after the helical or helical collapsing of the Tube bundle to the package 22 is maintained.

Wie den Fig. 3 und 4 zu entnehmen ist, kann ein ununterbrochener Wärmeaustausch zwischen den entgegengesetzt zueinander strömenden Strömungsmitteln auf einer Weglänge erfolgen, die mehr als zehnmal, bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform sogar mehr als fünfundzwanzigmal so groß wie der große Durchmesser des ovalen Paketes 22 ist. Der erfindungsgemäße Gegenstromdurchflußkühler bietet also auf einem extrem geringen Raum einen optimal langen Wärmeaustauschweg. Der Wärmeaustauschweg ist dabei noch länger als die Länge des das Rohrbündel umgebenden Mantels 12, da er in durchgehend voneinander getrennte Kanäle unterteilt ist, die schraubenförmig um die Längsachse des Rohrbündels 20 verlaufen.As can be seen in FIGS. 3 and 4, an uninterrupted Heat exchange between the oppositely flowing fluids take place on a path length which more than ten times, in the embodiment shown in FIG. 4 even more than twenty-five times as large as the large one Diameter of the oval package is 22. The countercurrent flow cooler according to the invention thus offers at an extremely low level Space an optimally long heat exchange path. The heat exchange path is even longer than the length of the shell 12 surrounding the tube bundle, since it is continuously separated from one another Channels is divided, which run helically around the longitudinal axis of the tube bundle 20.

Der in den Zeichnungen dargestellte Gegenstromdurchflußkühler ist besonders einfach herstellbar. Denn es brauchen lediglich die äußeren Rohre 14 um das zentrale Rohr 16 angeordnet und nachfolgend um dieses mit der vorgewählten Steigung verdreht zu werden. Dabei ist die während der Verdrehung auftretende Schrumpfung der äußeren Rohre 14 zu berücksichtigen. Der als Schlauch ausgebildete Außenmantel 12 wird auf das Rohrbündel aufgezogen und hält dann die Rohre untereinander durchgehend in Linienberührung. Danach wird auf jedes Ende des Rohrbündels ein T-Stück 18 aufgeschoben, wobei der benachbarte Endbereich des Schlauches 12 auf den anstoßenden eingezogenen Bereich des T-Stückes 18 aufgezogen und dort beispielsweise mittels einer Schelle befestigt wird.-Lediglich zwischen dem radial nach innen gerichteten Ringflansch 24 jedes T-Stückes 18 und den äußeren Rohren 14 ist ein Löten erforderlich. Das so fertiggestellte und durch den Schlauch 12 zusammengehaltene Rohrbündel 20 wird danach schraubenförmig mit ovaler GestaltThe countercurrent flow cooler shown in the drawings is particularly easy to manufacture. Because only need it the outer tubes 14 are arranged around the central tube 16 and then rotated around this with the preselected pitch to become. The shrinkage of the outer tubes 14 occurring during the rotation must be taken into account. The as Outer jacket 12 formed as a hose is pulled onto the tube bundle and then holds the tubes continuously among one another in line contact. A T-piece 18 is then pushed onto each end of the tube bundle, with the adjacent end region of the hose 12 on the abutting retracted area of the T-piece 18 is pulled up and fastened there, for example by means of a clamp. -Only between the radial inwardly directed annular flange 24 of each T-piece 18 and the outer tubes 14 require soldering. The finished product and held together by the hose 12 Tube bundle 20 is then helical with an oval shape

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zu dem Paket 22 zusammengelegt und in dieser Gestalt eingeschäunit. Jetzt ist es nur noch erforderlich, den Venturiverteiler 30 "bzw. den Sammeltopf 32 mit dem zugeordneten Ende des Bohrbündels 20 zu verbinden.folded into the package 22 and encased in this form. Now it is only necessary to connect the Venturi distributor 30 ″ or the collecting pot 32 with the associated To connect the end of the drill bundle 20.

Der in den Fig. 3 όώ.6. 4 schematisch dargestellte Gegenstromdurchflußkühler eignet sich hervorragend für eine Herstellung als Baustein mit vorgegebenen Außenabmessungen und vorgewählter Kühlleistung, der je nach den Anforderungen entweder alleine oder in Zusammenschaltung mit weiteren solchen Bausteinen eingesetzt werden kann. Hierdurch wird eine Großserienherstellung möglich, die die schon durch die einfache Herstellungsweise stark verminderten Herstellungskosten weiter herabsetzen hilft.The in Fig. 3 όώ.6. 4, the countercurrent flow cooler shown schematically is ideally suited for production as a building block with predetermined external dimensions and preselected cooling capacity, which, depending on the requirements, can be used either alone or in combination with other such building blocks. This enables large-scale production, which helps to further reduce the production costs, which are already greatly reduced by the simple production method.

Versuche, mit einem Gegenstromdurchflußkühler, wie er anhand der Zeichnung beispielsweise beschrieben worden ist,.haben gezeigt, daß der K-Faktor, der die Wärmeübertragung in Kilokalorien pro Quadratmeter und Stunde angibt, wesentlich höher ist als bei einem vergleichbaren Kühler diesel¹ Art. Auch die Gefahr für eine Verschmutzung in den Strömungsbereichen des Rohrbündels ist wesentlich geringer als bei einem Durchflußkühler vergleichbarer Kühlleistung, bei dem die äußeren Rohre 14- nicht um das zentrale Rohr verdreht sind und der nicht schraubenförmig oder schneckenförmig auf einem kleinen Raum zusammengelegt ist. Dies wird darauf zurückgeführt , daß aufgrund der schraubenförmigen Führung sowohl der Kanäle zwischen den Außenseiten der Rohre als auch des Innenraums der Rohre um die Mittellängsachse des Rohrbündels 20 einerseits ein intensiverer und gleichmäßigerer Wärmeübergang zwischen den beiden Strömungsmitteln, erfolgt als auch eine Ablagerung von eventuell in den Strömungsmitteln enthaltenen Feststoffen an der Außenseite oder Innenseite der Rohre aufgrund der schraubenförmigen Führung der Strömungsmittel verhindert wird. ■ ·Experiments with a countercurrent flow cooler, as it has been described with reference to the drawing, for example,. Have shown that the K-factor, which indicates the heat transfer in kilocalories per square meter and hour, is significantly higher than with a comparable cooler diesel ¹ type. Also the risk of contamination in the flow areas of the tube bundle is significantly lower than with a flow-through cooler of comparable cooling capacity, in which the outer tubes 14 are not twisted around the central tube and which is not put together in a helical or helical manner in a small space. This is attributed to the fact that due to the helical guidance of both the channels between the outer sides of the tubes and the interior of the tubes around the central longitudinal axis of the tube bundle 20, there is on the one hand a more intensive and more uniform heat transfer between the two fluids and a deposit of possibly in the Fluid containing solids on the outside or inside of the tubes due to the helical guidance of the fluid is prevented. ■ ·

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Der das Rohrbündel 20 umgebende Außenmantel 12 kann aus Kupfer bestehen, ist jedoch vorteilhafterweise aus Kostengründen und Gründen einer einfacheren Herstellung ein Kunststoffschlauch. Bei den Versuchen hat sich insbesondere ein Schlauch 12 aus PVC-Material bewährt. Wenn der Außenmantel 12 ein Schlauch aus elastischem Kunststoffmaterial, insbesondere PVC ist, wird weiterhin die Gefahr einer Zerstörung des Äußenmantels bei einem eventuellen Gefrieren des die Außenseite der Rohre 14 und 16 des Rohrbündels 20 umströmenden, zu kühlenden Mittels vermieden, da der Außenmantel 12 die dabei auftretende Volumenvergrößerung aufnehmen kann. Weiterhin kann das gesamte Rohrbündel, wenn der Außenmantel 12 aus einem elastischen Kunststoff besteht, leichter schneckenförmig oder schraubenförmig zu einem Paket zusammengelegt werden, wobei die elastische' Ausbildung des Außenmantels 12 eine Verkleinerung des Krümmungsradiuses bei diesem Zusammenlegen a?mö glicht.The outer jacket 12 surrounding the tube bundle 20 can consist of There are copper, but is advantageously a plastic hose for reasons of cost and reasons of simpler manufacture. In the tests, a hose 12 made of PVC material has proven particularly useful. When the outer jacket 12 a tube made of elastic plastic material, in particular PVC is, there is still a risk of destruction of the outer jacket in the event of freezing of the The outside of the tubes 14 and 16 of the tube bundle 20, which is to be cooled, is avoided, since the outer jacket 12 is the can absorb the resulting increase in volume. Furthermore, the entire tube bundle when the outer jacket 12 is made consists of an elastic plastic, can be more easily put together in a helical or helical manner to form a package, the elastic 'formation of the outer jacket 12 a reduction in the radius of curvature during this collapsing a? possible.

Bei der anhand der Zeichnung beschriebenen bevorzugten Ausführungsform weist der Gegenstromdurchflußkühler sieben Rohre auf, von denen sechs auf einem gemeinsamen Kreisring um ein zentrales Rohr angeordnet sind. Es ist jedoch je nach den Anforderungen auch möglich, fünf Rohre, von denen vier um ein zentrales Rohr angeordnet sind, oder, wenn Rohre in zwei Kreisringen um ein zentrales Rohr angeordnet werden sollen, sogar dreizehn Rohre zu verwenden, von denen jeweils sechs in einem gemeinsamen Kreisring um das zentrale Rohr angeordnet sind.In the preferred embodiment described with reference to the drawing the countercurrent flow cooler has seven tubes, six of which on a common circular ring around one central tube are arranged. However, it is depending on the requirements also possible five tubes, four of which are arranged around a central tube, or if tubes are arranged in two circular rings in order to arrange a central pipe, even thirteen pipes are to be used, six of them in each common circular ring are arranged around the central tube.

Der optimale JPül lungs faktor des Rohr bündeis, d. h. das optimale Verhältnis der Summe dex* Querschnittsbereiche der einzelnen Rohre zu dem Gesamtquerschnittsbereich des die Rohre umgebenden Außenmantels ist in Abhängigkeit unter anderemThe optimal expansion factor of the pipe bundle, i. H. the optimal one Ratio of the sum dex * cross-sectional areas of each Pipes to the total cross-sectional area of the outer jacket surrounding the pipes is dependent, among other things

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von dem maximalen Strömungswiderstand in Verbindung mit der gewählten Gesamtlänge des Rohrbündels, der Wärmekapazität sowohl des gewänlten Kühlmittels als auch des gewählten zu kühlenden Mittels und der Wärmeübertragung durch die Wände der Rohre vorherbestimmbar und kann durch die Wahl sowohl der Anzahl der Rohre in einem Bündel 20 als auch der Rohrdurchmesser im Verhältnis zum Außenkreisdurchmesser des Rohrbündels bei der Herstellung eines Gegenstromdurchflußkühlers eingehalten werden.of the maximum flow resistance in connection with the selected total length of the tube bundle, the heat capacity both the chosen coolant and the chosen one cooling agent and heat transfer through the walls The number of tubes in a bundle 20 and the tube diameter can be determined in advance by selecting both the number of tubes in a bundle 20 in relation to the outer circle diameter of the tube bundle when producing a countercurrent flow cooler will.

Patent claims

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Claims

Pat ent of proverbs IEBSSBl

1.) Heat exchangers, especially flow-through coolers, with a Tube bundle surrounded by an outer jacket for transmission of heat between two fluids, one through the tubes and the other around their outside between an assigned inlet coupling in an end region of the bundle and an assigned return coupling flows in the other end region of the bundle, characterized in that all outer tubes (14) of the bundle (20) - Seen in the bundle cross-section (Fig. 2) - are arranged in a circular ring around a central tube (16).

2. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the outer jacket (12) is circular is arranged along the outer circle of the bundle (20) around this.

3. Heat exchanger according to claim 1 or 2, characterized in that that the tubes (14, 16) of the bundle (20) in its area between the inlet and the return coupling (18) for the fluid flowing around the outside of the tubes (14, 16) in line contact with one another stand.

4. Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the outer jacket is a hose (12).

5. Heat exchanger according to claim 3 or 4, characterized in that that the outer jacket (12) or the hose (12) holds the tubes (14, 16) in line contact with one another.

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6. Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized ^v geke η η ζ eichnet, that at least the circular ring arranged around the central tube (16) outer tubes (14) of the bundle (20) at least in the region between 'the inlet and the Return coupling (18) for the fluid flowing around the outside of the tubes (14, 16) being twisted or twisted in a helical manner about the central longitudinal axis of the bundle.

7. Heat exchanger according to claim 6, characterized in that the slope of the twisted tubes (14) ten to forty times the outer circle diameter of the bundle (20).

8. Heat exchanger according to claim 7 »characterized in that the slope is fifteen to twenty-five times the outer circle diameter of the bundle.

9. Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the outer diameter of the tubes (14, 16) is between 5 and 15 mm.

10. Heat exchanger according to claim 9 _}, characterized in that each tube (14, 16) has an outer diameter of 8 mm.

11. Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the bundle (20) has 5 to 13 tubes (14, 16).

12. Heat exchanger according to claim 11, characterized in that g e k e η η ze i ch η e t that the bundle (20) has 7 tubes (14, 16), of which 6 tubes (14) - seen in the bundle cross section (Fig. 2) - are arranged on a common circular ring.

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13 · Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the tubes (14, 16) consist of a material that on the one hand has good heat transfer properties and on the other hand a rotation of the tubes about the central longitudinal axis of the bundle (20) and a helical or helical one Winding up the entire bundle (20) itself allows.

14. Heat exchanger according to claim 13, characterized in that the tubes (14, 16) are made of copper.

15. Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the outer jacket (12) or hose (12) consists of a material which both for taking up the volume increase occurring in the event of a possible freezing of the fluid flowing around the outside of the tubes (14, 16) and for a helical or helical winding of the entire bundle (20) is sufficiently elastic.

16. Heat exchanger according to claim 15 j, characterized in that the hose (12) consists of an elastic Made of plastic.

17 · Heat exchanger according to claim 16, characterized in that the hose (12) consists of PVC.

18. Heat exchanger according to one of claims 1 to 17, characterized in that the tube bundle (20) together with its outer jacket (/ 12) or hose (12) between the inlet and return couplings (18) helically is collapsed as a package (22).

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19 · Heat exchanger according to one of Claims 1 "to 1?» thereby. g - e, ke / .n n'z e i- c: h η e.-t, that the tube bundle (20) - together with its. outer jacket (12) or " Hose (12) is collapsed in a helical shape as an Eaket (22). . ^; ·. .

20. Heat exchanger according to claim 18 or 19 _}, characterized in that the part which is collapsed as a package (22) is cast or foamed to form a building block.

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