DE2642572A1

DE2642572A1 - Waermeaustauschelement

Info

Publication number: DE2642572A1
Application number: DE19762642572
Authority: DE
Inventors: Guenter Prof Dr Ing Schoell
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-09-22
Filing date: 1976-09-22
Publication date: 1978-03-23

Description

Wärme austauschelement
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Wärmeaustauschelement, das aus einem mit Ausstanzungen oder Einschnitten versehenen Blech besteht, das in dem von den Ausstanzungen und Einschnitten freien Bereich mindestens teilweise mit einem von einem Wärmeträger durchflossenen Rohr, Hohlkörper od. dgl.
wärmeleitend in Kontakt steht-.
Wärmeaustauschelemente der zuvor bezeichneten Gattung gibt es in vielfachen Gestaltungen, die sich je nach der besonderen Formgebung zu sehr unterschiedlichen Kosten herstellen lassen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein VEårmeaustauschelement zu schaffen, das sich außerordentlich einfach und insbesondere auch kontinuierlich bei sehr geringen Kosten herstellen läßt, sich aber dennoch durch eine besonders gute Leistung des wärmeüberganges auszeichnet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das besagte Blech als Band oder Teil eines solchen ausgebildet und durch die als schmale Schlitze gestalteten Ausstanzungen oder Einschnitte, die quer oder auch schräg zur Längsachse des Blechbandes gerichtet sind und unter Freilassung eines durchgehenden Längsstreifens von mindestens einer der beiden Längskanten des Blechbandes ausgehen, in einzelne quer oder schräg zur Längsachse des Blechbandes gerichtete Flügel aufgeteilt ist, die in einem geringen Abstand von dem durchgehenden Längsstreifen um eine oder mehrere, in der Flügelebene liegende und mit den Flügelkanten jeweils einen Winkel bildende Biegelinien abgebogen sind. Eine besonders zweckmäßige Gestaltung dieses Wärmeaustauschelemente s zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß die Ausstanzungen oder Einschnitte beiderseits von den beiden Längekanten des Blechbandes her ausgehen und einen durchgehenden Mittelstreifen freilassen, wobei dann die beiderseits dieses durchgehenden Mittelstreifens befindlichen Flügel symmetrisch zueinander abgebogen sind.
Was das Abbiegen dieser einzelnen Elügel betrifft, so können die Richtungen der Biegelinien sowie auch die Größen der einzelnen Biegewinkel unterschiedlich sein. Bei einer besonders vorteilhaften Gestaltung ist jede äußere Flügelzunge nacheinander um drei in der Ebene des Blügels liegende Biegelinien abgebogen, wobei dann a) die innere Biegelinie senkrecht zur Flügellängsachse steht und der zugeordnete Biegewinkel + 450 beträgt, b) die mittlere Biegelinie mit der Flügellängsachse einen Winkel von + 450 einschließt und der zugeordnete Biegewinkel + 900 beträgt und c) die äußere Biegelinie mit der Flügellängsachse einen Winkel von + 1350 einschließt und der zugeordnete Biegewinkel 450 beträgt.
Um fernerhin einen guten Nrärmeübergang zwischen dem Thårmeaustauschelement und dem von dem Wämneträger durchströmten Rohr, dem Hohlkörper od. dgl. herbeizuführen, ist es von Vorteil, wenn der durchgehende Längsstreifen des Blechbandes ein rinnenartiges, quer zu seiner Längsachse gerichtetes Profil aufweist, das dem Profil des besagten Rohres, dem Hohlkörper od. dgl. angepaßt ist und der Lagerung desselben dient.
Hierbei kann der durchgehende Längsstreifen des Blechbandes entlang seiner Längsachse abgewinkelt sein und somit eine einen mehreckigen, insbesondere dreiecksförmigen Querschnitt aufweisende Rinne bilden. Desgleichen ist es aber auch möglich, daß in diesem durchgehenden Längsstreifen des Blechbandes eine dem Querschnitt des Rohres, dem Hohlkörper od. dgl. mindestens teilweise angepaßte Rinne eingeformt ist.
Auf der Zeichnung ist eine beispieisweise Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wärmeaustauschelementes dargestellt.
Es zeigen: Fig. 1 eine Draufsicht auf das noch ungebogene Wärmeaustauschelement, Fig. 2 und 3 jeweils eine Ansicht desselben in Richtung des Pfeiles A nach dem ersten und zweiten Biegevorgang, Fig. 4 einen Ausschnitt aus der Fig. 3 in Richtung des Pfeiles B, Fig. 5 eine schaubildliche Darstellung des Wärneaustauschelementes nach Abschluß des letzten Biegevorganges.
Fig. 6 bis 8 jeweils den Querschnitt von mit dem erfindungsgemäßen Wärmeaustauschelement ausgestatteten T.rmeaustauschern.
Das in der Fig. 5 schaubildlich dargestellte Wärmeaustauschelement 1 besteht, wie dieses aus der Fig. 1 ersichtlich ist, aus einem zunächst noch ebenen, die Breite B auSzeisenden Blechband 2, das zwei sich jeweils über die Breite a erstreckende Seitenteile 5 sowie einen Mittelteil 4 mit der Breite b aufweist. In diesen Mittelteil 4 ist eine durchgehende, nach oben gewölbte Rinne 5 eingeformt, die der Aufnahme und Lagerung eines in der Fig. 6 dargestellten, von einem Wärmeträger durchflossenen Rohres 6 dient. In die beiden Seitenteile 3 dagegen sind von den beiderseitigen Längskanten 7 des Blechbandes 2 aus senkrecht zu diesen veSlauSende Binschnitte 8 eingebracht, die sich jeweils über die Länge a erstrecken und so jeden der Seitenteile 3 in eine Vielzahl senkrecht zur Längsachse des Blechbandes 2 stehender Flügel 9 unterteilt.
fie weiter aus den Fig. 2 bis 5 ersichtlich ist, so ist jeder der Flügel 9 in drei aneinander folgenden Biegevorgängen längs der in der Fig. 1 mit 10, 11 und 12 bezeichneten Biegelinien abgebogen, wobei die innere Biegelinie 10 mit der Längskante 13 des betreffenden Flügels 9 einen Winkel -von 900 bildet. Die Biegelinien 11 und 12 dagegen schließen mit der gleichen Längskante 13 des Flügels 9 einen Winkel von 450 bzw. einen Winkel g von 1350 ein.
Um nun die die äußerenZungen 14 der Flügel 9 in die in der Fig. ; dargestellte senkrechte Stellung abzubiegen, werden die äußeren Flügelzungen 14 paarweise nacheinander in der in der Fig. 3 gezeigten Weise zunächst einmal längs der äußeren Biegelinie 12 in Richtung des Pfeiles 15 um den Winkel # von -45° nach unten abgebogen. Ist dieses geschehen, so folgt der zweite, in den Fig. 3 und 4 dargestellte Biegevorgang längs der mittleren Biegelinie 11, wobei die äußeren Flügelzungen 14 zusammen mit den sich an sie anschließenden, die Form eines Dreieckes aufweisenden Zungenteilen 16 in Richtung des Pfeiles 17 um den Winkel g von +900 nach oben abgebogen wird. Die dritte und letzte Abbiegung der äußeren Flügelzungen 14 zusammen mit den zuvor schon behandelten Zungenteilen 16 sowie auch den ebenfalls die Form eines Dreieckes aufweisenden inneren Zungenteilen 18 erfolgt um die innere Biegelinie 10 in der aus der Fig. 5 ersichtlichen Weise in Richtung des Pfeiles 19 um den Biegewinkel j von + 450.
Ist dieser zuvor behandelte schrittweise durchzuführende E;ie.gevorgang beendet, so ist das in der Fig. 5 gezeigte Wärmeaustauschelement 1 fertiggestellt, dessen die Rinne 5 aufweisender Mittelteil 4 nunmehr in der in der Fig. 6 dargestellten Weise mit dem Rohr 6 beispielsweise durch Schweißen oder Löten in wärmeleitenden Kontakt gebracht werden kann.
Die aus dem Mittelteil 4 nach oben abgebogenen äußeren Elügelzungen 14 stehen dabei in einer jeweils der Längsrichtung des Blechbandes 2 parallel verlaufenden Reihe, wobei die Flächen 20 der äußeren Flügelzungen 14 senkrecht zur Längsachse des Blechbandes 2 gerichtet sind und zwischen den Flügelzungen 14 jeweils ausreichend große Zwischenräume bestehen für den Durchtritt eines entweder Wärme abgebenden oder auch Wärme aufnehmenden Gasstromes.
Wie weiter aus der Fig. 6 ersichtlich ist, so kann dem mit dem oberen Wärmeaustauschelement 1 in wärmeleitenden in Kontakt stehenden Rohr 6 noch ein gleichartiges llWårmeaustauschelement 1' zugeordnet werden, das von der Unterseite her an das Rohr 6 anzusetzen ist. Ein derartiger, aus dem Rohr 6 und den beiden WäMneaustauschelement;en 1 und 1' bestehenden Wärmeaustauscher 21 weist dabei vier radial nach außen gerichtete Wärmeaustauschrippen auf, die durch die in der zuvor behandelten Weise abgebogenen Flügelzungen 14 gebildet sind.
Die folgende Big. 7 zeigt den Querschnitt eines anderen Wärmeaustauschers 22, bei dem das von dem Wärmeträger durchflossene Rohr mit 23 bezeichnet ist. In diesem Ball sind an dem Mantel 24 des Rohres 23 wärmeleitend vier mit 25 bezeichnete Wärmeaustauschelemente angeordnet, die jeweils senkrecht zueinander stehen und dem zuvor ausführlich besprochenen Wärmeaustauschelement 1 entsprechen.
Die Fig. 8 betrifft einen weiteren Nrärmeaustauscher 26, bei dem ein im Querschnitt sechseckiges, von dem Wärmeträger durchflossenes Rohr 27 vorgesehen und an dessen abgewinkeltem Mantel 28 wärmeleitend sechs zueinander in einem Winkel von 600 stehende Wärmeaustauschelemente 29 angebracht sind.
Bezugszeichenliste: 1 Wärmeaustauschelement 2 Blechband 3 Seitenteile 4 Mittelteil 5 Rinne 6 Rohr 7 Längskanten 8 Einschnitt 9 Flügel 10 innere Biegelinie 11 mittlere Biegelinie 12 äußere Biegelinie 13 Längskante von 9 14 Flügelzunge 15 Pfeil unten 16 Zungenteil außen 17 Pfeil nach oben 18 Zungenteil innen 19 Pfeil nach oben 20 Fläche von 14 21 Wärmeaustauscher I 22 Wärmeaustauscher II 23 Rohr von 22 24 Mantel von 23 25 Wärmeaustauschelemente 26 Wärmeaustauscher III 27 Rohr von 26 28 Mantel von 27 29 Wärmeaustauschelemente + + 900 . + 450 j + 135° # + 45° # 90° # -45° B = Breite von 2 a = Breite von 5 b = Breite von 4

Claims

A n s p# ü c h e: 1. Wärmeaustauschelement, bestehend aus einem mit Ausstanzungen oder Einschnitten versehenen Blech, das in dem von den Ausstanzungen oder Einschnitten freien Bereich mindestens teilweise mit einem von einem järmeträger durchflossenen Rohr, Hohlkörper od. dgl. wärmeleitend in Kontakt steht, dadurch gekennzeichnet, daß das Blech als Band (2) oder Gebil eines solchen ausgebildet und durch die als schmale Schlitze gestalteten Ausstanzungen oder Binschnitte (8), die quer oder auch schräg zur Längsachse (7) des Blechbandes (2) gerichtet sind und unter Freilassung eines durchgehenden Längsstreifens (4) von mindestens einer der beiden Längskanten (7) des Blechbandes (2) ausgehen, in einzelne quer oder schräg zur Längsachse (7) des Blechbandes (2) gerichtete Flügel (9) aufgeteilt ist, die in einem geringen Abstand von dem durchgehenden Langsstreifen (4) um eine oder mehrere, in der ursprünglichen Flügelebene liegende und mit den Flügelkanten (13) jeweils einen Winkel (α,ß, ) bildende Biegelinien (10,11,12) abgebogen sind.
2. Wärmeaustauschelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausstanzungen oder Einschnitte (8) beiderseits von den beiden Längskanten (7) des Blechbandes (2) ausgehen und einen durchgehenden Mittelstreifen (4) freilassen.
3. Wärmeaustauschelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, das die beiderseits des durchgehenden Mittelstreifens (4) befindlichen Flügel (9) symmetrisch zueinander abgebogen sind.
4. Wärmeaustauschelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtungen (α, ß, µ) der Biegelinien (10, 11, 12) und die Größen der einzelnen Biegewinkel (α, #, # ) unterschiedlich sind.
5. Wärmeaustauschelement nach Anspruch 4, dadurch gekennseich-net, daß die Summe der einzelnen Biegewinkel (α, #, # ) jeder äußeren Flügelzunge (14) mindestens 900, vorzugsweise aber 180°, beträgt.
6. Wärmeaustauschelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede äußere Flügelzunge (14) aus ihrer ursprünglichen Lage um seine Längsachse insgesamt um 900 verdreht ist.
7. Wärmeaustauschelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede äußere Flügelzunge (14) aus ihrer ursprünglichen Lage um mindestens eine zu seiner Längsachse senkrecht stehenden Biegelinie insgesamt um 900 abgebogen ist.
8. Wärmeaustauschelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede äußere Flügelzunge (14) aus ihrer ursprünglichen Lage sowohl um seine Längsachse insgesamt um 900 verdreht als auch um mindestens eine zu dieser Längsachse senkrecht stehenden Biegelinie insgesamt um 900 abgebogen ist,
9. Wärmeaustauschelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß jede äußere Flügelzunge (14) nacheinander um drei in der Ebene des gels (9) liegende Biegelinien (10,11,12) abgebogen -ist, wobei a) die innere Biegelinie (10) senkrecht (α) zur Flügellängsachse (13) steht und der zugeordnete Biegewinkel (#) + 45° beträgt, b) die mittlere Biegelinie (11) mit der Flügellängsachse (13) einen Winkel (ß) ) von + 450 einschließt und der zugeordnete Biegewinkel () ) +90° beträgt und c) die äußere Biegelinie (12) mit der Flügellängsachse (13) einen Winkel (γ) von+ 1350 einschließt und der zugeordnete Biegewinkel ( ) 450 beträgt.
10. Wärmeaustauschelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der durchgehende Längsstreifen (4) des Blechbandes (2) wärmeleitend mit dem von dem Wärmeträger durchströmten Rohr (6,23,27), Hohlkörper od. dgl.

in Kontakt steht und eben ist oder ein rinnenartiges, quer zu seiner Längsachse gerichtetes Profil (5) aufweist, das dem -Profil des-Rohres (6,23,27), dem Hohlkörper od. dgl. angepaßt ist-und der Lagerung desselben (6,23,27) dient.
11. Wärmeaustauschelement nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der durchgehende Längsstreifen (4) des Bandes (2) entlang seiner Längsrichtung abgewinkelt ist und eine einen mehreckigen, insbesondere dreiecksförmigen Querschnitt aufweisende Rinne bildet.
12. Wårmeaustauschelement nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß in dem durchgehenden Längsstreifen (4) des Blechbandes (2) eine dem Querschnitt des Rohres (6,23,27), des Hohlkörpers od. dgl. mindestens teilweise angepaßte Rinne (5) eingeformt ist.