DE2549749A1

DE2549749A1 - Waermeaustauscher aus zwei oder mehreren werkstoffen mit sehr unterschiedlichen physikalischen eigenschaften

Info

Publication number: DE2549749A1
Application number: DE19752549749
Authority: DE
Inventors: Guenter Prof Dr Ing Schoell
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-11-06
Filing date: 1975-11-06
Publication date: 1977-05-12
Also published as: FR2330988A1; FR2330988B3

Description

PATENTANWALT DIPL-ING. GERD COMMENTZ

7 STUTTGART 1

KLIPPENECKSTRASSE 4 · TELEFON (0711) 465644

5. November 1975 C/F ß_ch 163 P

Professor Dr.-Ing. Günter

CH-660 Loeanio-Muralto, Via Orselina 9 (Schweiz)

Wärmeaustauccher aus zwei oder mehreren Werkstoffen mit sehr unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften

Es ist schon seit längerer Zeit bekannt, Warmeaustauscher zum Zwecke höherer Druckfestigkeit oder auch zum besseren Korrosionsschutz gegenüber einem der am Wärmeaustausch beteiligten Stoffströme aus hierfür besonders geeigneten verschiedenen Werkstoffen herzustellen. Als Beispiel seien Pappen- oder Flossenrohre genannt, bei denen das Rohr aus einem besonders druck- und korrosionsfestem Werkstoff, z.B. legiertem Stahl, Messing, Kupfer und dergleichen besteht, und die der Wärme a-bführung dienenden Rippen oder Flossen durch ümgiessen, Verschweissen, Umwickeln oder Aufklemmen gut wärmeleitend mit dem Rohr verbunden sind. Dabei bestehen die der Wärmeabführung oder -zuführung dienenden Rippen oder Flossen häufig atis einem anderen Werkstoff als das Rohr, z.B. Aluminium, welches bei relativ niederen Materialkosten eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist.

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COMMERZBANK STUTTGART (BLZ 60040071) 7751027 . ,OSTSCHBCKAMT STUTTOART ₂5780-700 . Tb₁SFONISCHE AUSKÜNFTE SINO UNVBRBXNBUCH

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Auch das innere oder äußere Beschichten der Oberflächen von ITarmeaus tausehe m zur Verhinderung von Korrosion mit metallischen oder nichtmetallischen "überzügen, wie durch Verzinkung oder Lackierung, gehört zum weit verbreiteten Stand der Technik.

Auch der Gegenstand der Erfindung betrifft einen wärmeaustauscher aus mindestens zwei verschiedenen Werkstoffen, die jedoch bezüglich ihrer physikalischen Eigenschaften so ausgewählt und gestaltet sind, dai3 sie, von allen an den Wärmeaustauscher zu stellenden Forderungen, nur jeweils für sich solche Seile der Anforderungen erfüllen, zu denen sie gerade aufgrund ihrer außerordentlich unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften optimal befähigt sind.

Das Ziel, durch Anwendung der vorgetragenen Ideen, einen mit denkbar geringem Material- und Arbeitsaufwand belasteten Wärmeaustauscher herzustellen, wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daS der eine am Wärmeaustausch beteiligte Stoffstrom in einem hochelastischen, sehr dünnwandigen Schlauch aus einem Material mit kautschuk-ähnlichen Eigenschaften geführt wird, bzw. strömt und dieser Schlauch von metallischen, gut wärmeleitenden und zur 'Wärmeübertragung auf den zweiten Stoffstrom mit !flössen oder kippen versehenen Fläehenteilen, die zur Druckaufnahme den Schlauch umschliessen, umgeben ist, und durch künstlich aufrecht erhaltenen, höheren Druck des im Schlauch geführten ersten Stoffstromes, gegenüber dem

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zweiten S-fcoffstrom oder der Umgebung, sich der hochelastische Schlauch fest an die ihn umschliessenden Metallflächen anlegt und seine dünne Wandung eine stoffdichte Wärmebrücke für den Wärmeaustausch zwischen den beiden Stoffströmen bildet.

Weitere Gegenstände der Erfindung betreffen Aufgabenlösungen für die Gestaltung der den dünnwandigen, elastischen Schlauch druckfest umschliessenden, der Wärmeab- oder -zuführung dienenden metallischen Bauteile des Wärmeaustauschers.

Sine solche Aufgabenlösung für die Herstellung von Plattenoder Plossenrohr-'viarmeaustauschern besteht darin, daß der Schlauch zwischen zwei einseitig oder beiderseits mit kanalbildenden Vertiefungen versehenen ELeche oder Blechbänder eingelegt ist und die beiden, den Schlauch umschliessenden, der Wärmeab- oder zuleitung dienenden ELeche oder Blechbänder durch Vernieten, Verschrauben, Punkt- oder Rollpunkt-Verschweissen, Verfalzen, Verriegeln oder Verkleben druckfest miteinander verbunden sind, wobei sich der Schlauch durch inneren Überdruck fest und damit gut wärmeleitend an die ihn umschliessenden Blechwände anlegt.

Die Verbindung der Bleche oder Blechbänder miteinander muß hierbei wie gesagt, druckfest, jedoch nicht stoffdicht sein, wodurch sich eine besonders billige und zugleich in der Gestaltung freizügige Bau- und Herstellungsweise der Wärmeaustauscher ergibt.

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Eine weitere Aufgabenlösung zur Herstellung von Rippenrohren, bei welchen die der Wärmeab- und -zuleitung dienenden Rippenflächen quer zur Längsachse des Schlauches verlaufen, besteht darin, daß die zur druclcfesten ümschliessung des Schlauches dienenden Rippen Aussparungen mit Aushalsungen erhalten und aufeinandergestapelt, zusammen mit dem Schlauch, der sich durch inneren Überdruck fest an die ihn umschliessenden Fände der Aushalsungen anlegt, den berippten Wärmeaustauscher bilden.

IPerner ist es Gegenstand der Erfindung, daß der Schlauch unterschiedliche Wandstärken, und zwar unterschiedlieh längs seines Umfangs zur druckfesten Überbrückung von offenen Spalten, bei den den Schlauch umschliessenden Wandteilen besitzt. .

Schliesslich ist es Gegenstand der Erfindung, daß die "andstärken des Schlauches zu seinen Enden hin, zum Anschluß an Schlauchnippel oder gewebeverstärkte, druckfeste Schläuche zunimmt.

Die Erfindung werde anhand der Abbildungen bezüglich ihrer Gestaltungsmerkmale und Wirkungsweise näher erläutert.

lig. 1 zeigt die Bestandteile und den Aufbau eines Flossenrohres. Dieses besteht aus einem Blechband 1 mit einer Auswölbung 2, dem aus elastischem Werkstoff bestehenden, sehr dünnwandigen Schlauch 3 und dem gleich-

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falls mit einer Auswölbung 5 versehenen Blechsteifen 4. Nach dem Zusammenlegen der Bleehbänder 1 und 4 unter Einschluß des Schlauches 3, werden diese mittels der Meten 6 zusammengehalten, wobei die Ausweisungen 2 und 5 für den von ihnen umschlossenen Schlauch 3 als druckaufnehmende HLäehenteile wirken.

Beim Betrieb eines derartigen, zum Wärmeaustausch dienenden Flossenrohres, legt sich unter dem Einfluß des in ihm herrschenden Überdruckes der aus elastischem Werkstoff bestehende Schlauch 5> fest an die ihn umschliessenden Wände an und bildet, da er sehr dünnwandig ist, auch bei geringer Wärmeleitfähigkeit des elastischen Werkstoffes eine gut wärmeleitende Brücke zwischen dem in ihm fliessenden Stoffstrom zu den beiden Blechbändern 1 und 4, die infolge ihrer großen Oberfläche und hohen Wärmeleitfähigkeit besonders gut befähigt sind, Wärme durch Konvektion und Strahlung aufzunehmen oder abzugeben. Anstelle der Verbindung der beiden Blechstreifen 1 und 4 mit Nieten 6, kann eine solche auch durch Verschrauben, Punktschweissen oder Verkleben erfolgen.

In Pig. 2 ist ein plattenförmiger Wärmeaustauscher gezeigt, der aus einem breiten Blechband oder einer Blechtafel 7 besteht, und auf welchem mehrere Bleehbänder 8 mit Auswölbungen 9 zur Aufnahme von elastischen Schläuchen angeordnet sind.

Hier ist eine Ausführungsform gezeigt, bei welcher also nur die Blechstreifen 8 Auswölbungen zur Aufnahme elastischer

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Schläuche erhalten. Genau so gut könnten diese Auswölbungen in dem Blechstreifen oder der Blechtafel 7 eingeprägt sein, während dann die abdeckenden Blechbänder 8 keine Auswölbungen erhalten müssen. Blechtafel 7 und Blechbänder 8 werden wiederum mittels Bieten, Schrauben oder durch Punktschweissen, Verkleben usw. miteinander verbunden.

In Fig. 3 ist in der Draufsicht eine Platte 10 gezeigt, bei der der Schlauch 11 ziek-zaek-förmig abgedeckt durch ausgewölbte Blechsifeifen 12 und entsprechend geformte Krümmer 15, mit der Platte 10 in gut wärmeleitenden Kontakt gebracht ist. Zusammen mit der umlaufenden, angebogenen Seitenwand 14 bildet die Platte einen Kasten, der sowohl als Raumheizkörper wie auch als Sonnenkollektor verwendet werden kann. Im letzteren Fall - wie aus Fig. 4 ersichtlich - die einen Schnitt längs der Linie A-B in Fig. 5 darstellt, kann der Kasten auch durch tJmschäumung 15 eine Isolierung erhalten. Die offene Kastenseite wird dabei in bekannter Weise mit Glas abgedeckt und dient, der Sonne zugewendet, zur Übertragung der einfallenden Wärmestrahlung auf einen in dem Schlauch fliesenden Stoffstrom.

In den Fig. 5,6 und 7 ist eine Anwendung der Erfindung zur Herstellung von Mppenrohren bzw. Mppenheizkörpern oder Kühlkörpern dargestellt. Dabei erhalten Blechstreifen 16 - wie in Fig. 5 dargestellt- Aussparungen mit Aushalsungen 17, in welche Schläuche 18 eingelegt sind.

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*) eine gestrichelt dargestellte

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In Pig. 6 ist die Ausführung eines einzelnen Blechstreifens im Schnitt nach der Linie 0-D der "Fig. 5 wiedergegeben.

Aus Pig. 7 ist die paketartige Zusammenfassung vieler Rippen 16 mit Aushalsungen 17 gezeigt, wobei die Schläuche 18 in die Aussparungen eingelegt sind. Bei einem unter Druck stehenden, in den Schläuchen 18 fliesenden Stoffstrom, legen sich die dünnwandigen, hochelastischen Seile des Schlauches als gut wärmeleitende Brücke fest an die Aushalsungen 17 an.

Wie in Pig. 8 gezeigt, können die Schläuche 18 zur druckfesten Überbrückung der zur Einführung der Schläuche 18 vorgesehenen,, verengten Öffnungen der Aussparungen 17, nach Pig. 5, eine Verdickung 19 erhalten, wobei in dieser Verdickung zur Erhöhung der Druckfestigkeit ein Gewebe eingelegt werden kann.

In Pig. 9 ist ein Schlauch $0 gezeigt, der auf beiden Seiten Verstärkungen gegebenenfalls mit öewe be einlage η besitzt und zwischen den Blechen 22 und 23 druckfest eingelagert ist. Um zur Druckaufnahme befähigt zu werden, sind die Bleche 22 und 23 entweder durch Vernietung 24 oder durch Palzung miteinander verbunden.

Pig. 10 zeigt schliesslich, daß der Schlauch 26 zu seinen Enden hin eine erhöhte Wanddicke, gegebenenfalls mit Gewebe-

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einlagen besitzt und am Snde eine v/eitere Verstärkung durch den umlaufenden Wulst 28 erhalten kann. Durch diese, an den Enden des Schlauches 26 vorgesehene Verstärkung ist es möglich, auch außerhalb der druckfesten Ümsehliessung des dünnwandigen Schlauchteiles mit metallischen Wänden, den Schlauch an
Rohrleitungen die der Stoffstromzu- und -abführung dienen,
anzuschliessen.

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Leerseite

Claims

2eleoö>«-TTipiüi geändert werfen.

-r-

Ansprüche

/ 1.^Wärmeaustauscher aus zwei oder mehreren Werkstoffen mit sehr unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften, dadurch gekennzeichnet, daß der eine am Wärmeaustausch ■ "beteiligte Stoffstrom in einem hochelastischen, sehr dünnwandigen Schlauch (3,18,20,26) aus einem Material mit kautschukähnlichen Singeschäften geführt wird, bzw. strömt, und dieser Schlauch (3,18,20,26) von metallischen, gut wärmeleitenden und zur Wärme überbrückung auf den zweiten St off st rom mit !Flossen (1,4,7,8,10,12,13,22,23) oder Rippen (16) versehenen Hächenteilen (2,5,7,9,10,12,13,17,22,23) die zur Druckaufnahme den Schlauch (3,18,20,26) umschliessen, umgeben ist und durch künstlich aufrecht erhaltenen höheren Druck des im Schlauch (3,18,20,26) geführten ersten Stoffstromes, gegenüber dem zweiten Stoffstrom oder der Umgebung, sich der hochelastische Schlauch (3,18,20,26) fest an die ihn umschliessenden Metallflächen (2,5,7,9,10,12,13,17,22,23) anlegt und seine dünne Wandung eine stoffdichte Wärmebrücke für den Wärmeaustausch zwischen den beiden Stoffströmen bildet.
2. Wärmeaustauscher aus zwei oder mehreren Werkstoffen mit sehr unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften, nach insprueh 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlauch (3,20,26) zwischen zwei einseitig oder beiderseits mit kanalbildenden 7er·

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tiefungen (2,5,9) versehenen Blechen oder Blechbändern (1,4,8,12,13,22,23) eingelegt ist und die beiden den Schlauch (3,20,26) umschliessenden, der liärmeab- oder -zuleitung dienenden Bleche oder Blechbänder (1,4,7,8,10,12,13, 22,23) durch Vernieten, Verschrauben, Punkt- oder EoIlpunkt-Verschweissen, Verfalzen, Verriegeln oder Verkleben,-druckfest miteinander verbunden sind, wobei sich der Schlauch (3,20,26) durch inneren Überdruck fest und damit gut wärmeleitend an die ihn umschliessenden Blechwände (2,5,7,9,10,12,13, 22,23) anlegt.
3. Wärmeaustauscher aus zwei oder mehreren Werkstoffen mit sehr unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften, nach .Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zur druckfesten Umschliessung des Schlauches (18) dienenden Rippen (16) Aussparungen mit Aushalsungen (17) erhalten und aufeinandergestapelt, zusammen mit dem Schlauch (18), der sich durch inneren überdruck fest an die umschliessenden Wände der Aushalsungen (17) anlegt, den berippten Wärmeaustauscher bilden.
4. Wärmeaustauscher aus zwei oder mehreren Werkstoffen mit sehr unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften, nach Ansprüchen 1,2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlauch (3,18,20,26) unterschiedliche Wandstärken (19,21) und zwar unterschiedlich längs seines !Anfangs zur

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druckfesten tfberbrückung von offenen Spalten bei den den Schlauch umschliessenden Wanteilen (2,5,7,9,10,12,13,17,22,23) besitzt.
5. Wärmeaus tauscher aus zwei oder mehreren Werkstoffen mit sehr unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften, nach .Ansprüchen 1,2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärken des Schlauches (3,18,20,26) zu seinen Enden (27,28) hin, zum Anschluß an Schlauchnippel oder gewebeverstärkte, druckfeste Schläuche zunimmt.

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