DE2453266C2

DE2453266C2 - Einstückiges Rekuperatorelement und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE2453266C2
Application number: DE2453266A
Authority: DE
Inventors: Stephen Francis Park Ridge Ill. Pasternak
Original assignee: Peerless of America Inc
Current assignee: Peerless of America Inc
Priority date: 1974-02-01
Filing date: 1974-11-09
Publication date: 1982-11-11
Also published as: US3901312A; JPS50108660A; DE2453266A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein einstückiges Rekuperatorelement, bestehend aus einem im Querschnitt ungefähr rechteckig begrenzten, rohrförmigen Körper mit einem oder mehreren parallelen, in seiner Längsrich'.ung nebeneinander verlaufenden Kanälen und mit von den Breitseiten des rohrförmigen Körpers abstehenden, sich quer zu seiner Längsrichtung erstreckenden Wärmeaustauschplatten. Ferner bezieht sich die Erfindung auf die Herstellung eines solchen Rekuperatorelementes.

Bei den bekannten derartigen Rekuperatoren (DE-OS 21 16 358) sind die Wärmeaustauschplatten stufenweise aus der massiven Rohrwand durch schrägen Einschnitt ausgeschnitten und hochgestellt. Das Schneidwerkzeug durchdringt bei der Herstellung dieser bekannten Rekuperatoren nicht nur die Dicke der Rohrwand fast vollständig, sondern schneidet auch Finger aus den Platten aus, die dann aus der Oberkante der im übrigen etwa rechteckigen Platte kammartig herausragen.

Die so hergestellten Rekuperatoren haben den Nachteil, daß die Wärmeaustauschplatten durch den Schrägschnitt kräftig gestaucht werden. Infolge dieser starken Stauchung haben die Wärmeaustauschplatten stark unterschiedliche Dicke und die Oberkanten der Finger liegen nicht in einer Ebene.

to Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Rekuperatorelemente der beschriebenen Art so zu gestalten, daß sie zwar nach dem bewährten wirtschaftlich arbeitenden Verfahren hergestellt werden können, jedoch die Stauchung sowohl innerhalb der einzelnen Wärmeaus tauschplatte wie auch innerhalb der Gesamtheit der Wärmeaustauschplatten vergleichmäßigt ist

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 aufgeführten Maßnahmen erfindungsgemäß gelöst

Die Lösung der Aufgabe ergibt sich also, wenn eine kammartige Auffingerung der Oberkanten entfällt, die Wärmeaustauschplatten an ihrem äußeren Rand gradlinig begrenzt sind und — mit den Fingern äquivalent wirksame — nebeneinanderliegende öffnungen aufwei sen, die innerhalb einer Folge von Wärmeaustauschplat ten auf parallel zur Längsrichtung verlaufenden Achsen liegen.

Durch den Verzicht auf das Auffingern ergibt sich zugleich ein stabilerer und mechanisch unempfindlicherer

Aufbau des Rekuperatorelementes.

Rekuperatoren mit gradlinig begrenzten Wärmeaustauschflächen sind zwar bekannt, doch sind diese Rekuperatoren nicht einstückig. Ihre Herstellung ist aufwendig. Auch andere bekannte Rekuperatoren mit öff- nungen in den Wärmeaustauschplatten sind nicht einstückig.

Die mit der vorliegenden Erfindung gelöste Aufgabe tritt aber nur bei der Herstellung einstückiger Rekuperatorelemente auf.

Die erfindungsgemäß vorgesehenen Öffnungen in den Wärmeaustauschplatten liegen zweckmäßig in der Fortsetzung der Zwischenwände, welche die Kanäle im rohrförmigen Körper voneinander trennen. Sie sind am besten elliptisch.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines solchen Rekuperatorelementes geht von einem durch zwei Breitseiten und durch zwei Schmalseiten begrenzten rohrförmigen Körper aus. Er hat einen oder mehrere parallele, in seiner Längsrichtung nebeneinan der verlaufende Kanäle. In einen solchen Körper wer den in bekannter Weise die Breitseiten aufeinander folgend quer zur Längsrichtung schräg eingeschnitten und die dadurch gebildeten Wärmeaustauschplatten hochgestellt, so daß sie von den Breitseiten des rohrförmigen

Körpers abstehen.

Erfindungsgemäß wird dieses bekannte Verfahren dadurch ergänzt, daß in dem zu verformenden rohrförmigen Körper im Bereich zwischen den nebeneinander liegenden ersten Kanälen und der Außenseite der Breit seiten weitere in Längsrichtung verlaufende Kanäle vor gesehen sind und die schrägen Einschnitte in die Breitseiten bis durch diese weiteren hindurch geführt werden.

Hierbei haben die weiteren Kanäle zweckmäßig

einen kreisförmigen Querschnitt, so daß nach Hochstellen der Platten elliptische öffnungen entstehen.

Die Zeichnung zeigt schematisch und teilweise im Schnitt zwei bevorzugte Ausführungsformen eines Re-

kuperators nach der Erfindung und zwar ist

Fig. 1 die perspektivische Ansicht eines Ausschnitts aus einem Rekuperatorelement,
F i g. 2 ein Schnitt nach Linie 2-2 der F i g. 1,
F i g. 3 ein Schnitt nach Linie 3-3 der F i g. 2,

F i g. 4 ein Schnitt nach Linie 4-4 der F i g. 3 und
F ί g. 5 ein Schnitt ähnlich F i g. 3, durch eine andere Ausführungsform eines Rekuperatorelementes gemäß der Erfindung.

Nach Fig. 1 Dis 4 dieser Zeichnung besteht das Rekuperatorelement 1 aus einem breiten und dicken Metallstreifen 2, dessen breite Längsseiten 7 und 8 eben und dessen schmale Längsseiten 9 und 10 nach außen ausgebaucht sind.

In den Streifen 2 sind vier Rohre 11,12,13,14 mit quadratischem Querschnitt eingelassen, die durch drei Wände 15,16 und 17 voneinander getrennt sind.

Auf der Strecke von A bis C(F i g. 2) sind aus den Seiten 7 und 8 Wärmeaustauschplatten 4 ausgehoben und aufgestellt Die Füße dieser Platten sind mit 5 bezeichnet, die Oberkanten mit 6.

Die Platten 4 werden aus der Oberfläche 18 der Seiten 7 und 8 ausgeschnitten und hochgestellt Die dadurch verdünnten Seiten 7 und 8 sind mit 25 und 26 bezeichnet Der Fuß 5 jeder Platte 4 liegt in der Se^;te 25 bzw. 26. Die inneren Oberflächen der Seiten 7 und 8 sind mit 19 bezeichnet

Der Streifen 2 besteht z. B. aus Aluminium und kann z. B. durch Strangpressen hergestellt werden. Parallel zu den Rohren 11,12,13 und 14 ist er noch von Rohren 20 kleineren Durchmessers durchsetzt Die Rohre 20 haben kreisförmigen Querschnitt Sie liegen am besten in der Fortsetzung der Zwischenwände 15,16 und 17.

Wird nun, beginnend am Ende A eine Platte 4 nach der anderen angeschnitten und hochgestellt, so entsteht nach jedem Schnitt eine Ebene 21, welche von den elliptischen Schnitten durch die Rohre 20 durchsetzt ist Wird die Platte 4 dann hochgestellt, so hat sie ellliptische öffnungen 22.

Während des Schnittes wird das Material gestaucht, so daß z. B. bei einer Schnittlänge von 3 cm, welche an der Breite der Ebene 21 gemessen werden kann, die hochgestellten Platten 4 doch nur 1,5 cm hoch sind. Die Platten 4 können beliebig dick sein. Meist liegt ihre Dicke zwbchen 0,06 und 0,35 cm. Die Öffnungen Zi haben einen sechs- bis achtmal so großen Querschnitt wie die Rohre 20. Haben z. B. die Rohre 20 einen Durchmesser von 0,6 cm und ist die Ebene 21 etwa 3 cm breit (Platte 4 dann 1,5 cm hoch), so ist der größte Durchmesser der elliptischen öffnungen 22 etwa gleich 0,43 cm. Sind auf diese Weise über eine Länge von A bis Cdie Platten 4 hochgestellt, so wird der Streifen 2 an irgendeiner Stelle zwischen A und C quer durchgeschnitten. Man erhält dann ein Rekuperatorelement, das über seine ganze Länge mit Wärmeaustauschplatten 4 besetzt ist Schneidet man den Streifen 2 zwischen C und B, so erhält man ein Stück Streifen mit glatten Seiten 7, 8,9 und 10. Schleift man die Seiten 7 und 8 hier bis auf die Dicke der Wände 25 und 26 herunter, so erhält man einen Rekuperator mit einem Endstück, das zum Einstecken oder Verbinden benutzt werden kana

F i g. 5 ztigt eine andere Ausführungsform la des Rekuperators 1. Hier haben die Rofc. 20 einen elliptischen Querschnitt 20a Dementsprechend ähneln die öffnungen 22 in den Wärmeaustauschplatten 4a Schlitzen 22a. Die Größe und Form der öffnungen 22, 22a in den Platten 4, 4a kann also auf diese einfache Weise ohne Äsderung des Schnittwerkzeugs oder seiner Arbeit beliebig geändert werden.

Durch solche öffnungen wie 22 oder 22a wird die Oberfläche der Platten 4, 4a vergrößert und damit der Wärmeaustausch beschleunigt

Die öffnungen 22,22a in den Platten 4,4a regen das die Platten durch- oder überströmende Fluid zu Turbulenzen und damit zur Durchmischung an. Auch dadurch wird also der Wärmeaustausch verbessert

Überraschenderweise hat sich außerdem gezeigt, daß die Oberkanten 6 von hochgestellten mit öffnungen 22 versehenen Platten 4 viel genauer als die Oberkanten von undurchbrochenen Platten auf einer Ebene liegen. Dies ist, wie der Fachmann weiß, wichtig, wenn üie Rekuperatorelemente eng aneinander montiert werden müssen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einstückiges Rekuperatorelement, bestehend aus einem im Querschnitt ungefähr rechteckig begrenzten, rohrförmigen Körper mit einen) oder mehreren parallelen, in seiner Längsrichtung nebeneinander verlaufenden Kanälen, und mit von den Breitseiten des rohrförmigen Körpers abstehenden, sich quer zu seiner Längsrichtung erstreckenden Wärmeaustauschplatten, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeaustauschplatten (4, 4a) an ihrem äußeren Rand (6) geradlinig begrenzt sind und nebeneinander liegende öffnungen (22, 22a) aufweisen, die außerdem innerhalb einer Folge von Wärmeaustauschplatten (4,4a) auf parallel zur Längsrichtung verlaufenden Achsen liegen.

2. Rekuperatorelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnungen (22, 22a) in der Fortsetzung der Zwischenwände (15 bis 17) liegen, welche die Kanäle (U bis 14) im rohrförmigen Körper voneinander trennen.

3. Rekuperatorelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnungen (22, 22a) elliptisch sind.

4. Verfahren zur Herstellung eines Rekuperatorelementes gemäß einem der vorangehenden Ansprüche bei dem, ausgehend von einem durch zwei Breitseiten und durch zwei Schmalseiten begrenzten rohrförmigen Körper mit einem oder mehreren parallelen, in setner Längsrichtung nebeneinander verlaufenden Kanälen, die Breitseiten aufeinanderfolgend quer zur Längsrichtung schräg eingeschnitten und die dadurch gebildeten Wärmeaustauschplatten hochgestellt werden, so daß .ie von den Breitseiten des rohrförmigen Körpers abstehen, dadurch gekennzeichnet, daß in dem rohrförmigen Körper im Bereich zwischen den nebeneinanderliegenden ersten Kanälen (11 bis 14) und der Außenseite der Breitseiten (7, 8) weitere in Längsrichtung verlaufende Kanäle (20,2Qa) vorgesehen und die schrägen Einschnitte in die Breitseiten (7, 8) bis durch diese weiteren Kanäle (20, 2Oj) hindurch geführt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren Kanäle (20, 20a) mit einem kreisförmigen Querschnitt ausgeführt werden.