DE2938249A1 - Rohrbuendel-waermeaustauscher - Google Patents

Description

PATENTANWALT DIPL.-ING. H. STROHSCHÄNK

80C0 MÜNCHEN 60 · MUSAUSSTRASSE 5 · TELEFON (089) 881608 9 9 3 8 2 A 9

21.9.1979-5Se(5) 190g-15G0P

Rohrbünde1-Närmeaustauscher

Die Erfindung bezieht sich auf einen Rohr bunde 1-Vi¹ arme aus tauscher einer in der Gattung des Patentanspruchs 1 wiedergegebenen Art.

Solche bekannten, beispielsweise der Haarnadelbauart entsprechenden und auf Seite 563 von Band 16 des Lexikons der Technik von LÜGER, 1970, dargestellten Wärmeaustauscher weisen in der Regel ein etwa topfförmiges und durch einen Deckel abgeschlossenes Gehäuse auf, von dessen Deckel das in das Gehäuse eintauchende Rohrbündel ausgeht. Wenn eine solche Konstruktion auch einen einfachen Ausbau des Rohrbündels zu dessen Reinigung oder zu Reparaturen zuläßt, so ist sie doch verhältnismäßig auf v/endig und kann mit ihrem Prinzip noch keinen sonderlich günstigen Wirkungsgrad des liärmeaustauschs gewährleisten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den der Gattung des Patentanspruchs 1 entsprechenden Wärmeaustauscher so zu vervollkommnen, daß sich eine einfache und billige Herstellung und zugleich ein hoher Wirkungsgrad des Wärmeüberganges von dem einen zum anderen Medium ergibt.

Die gestellte Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im kenn-

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zeichne.κΊοη Teil dec Patentanspruchs 1 viedcrge.gebene Lehre gelöst.

Lurcl: eine solche Ausbildung des '.^rrneaustauschers ergibt sich nicht nur eine einfache und billige Herstellung des Gehäu-SCS aus zwei, in der Regel aus Mech gepreßten Forrnteilen, sondern durch den schlangenlinienf ürnigen Verlauf des im Gehäuse gebildetem I.anals ergibt sich in Verbindung mit dcr> entsprechend schlangenlii-ienför:nig verlaufenden Rohrbündel auch ein sehr güter wirkungsgrad des '. Virireaustauschn.

1Ü Vorteilhafte Ausgestaltungen der rfindung sind in den Unteranrr.irüchen r.^kennzeichnet.

In der "cichnunu ist die .Erfindung beispiels'-.'eiso veransch.auicht; '<. G ze i a on :

Vii'j. 1 den i i.^!.rneaustausc! er in einer Draufsicht auf sein rt- \;a . lattonföriuiac s Gehäuse (toir.veise in Schnitt);

rig. Γ: den " ^irrcüustausclior in siner Seitenansicht auf seine den I'in- und Auslaß des Rohrbündels aufweisende Schmalseite;

Fig. 3 eine der Fig. 1 ähnliche Schemadarstellung zur Veran-2C schaulicliung der Durchstr'Jimng des lärmeaustauschers

durch die beide-n iii ',Jiirncaustausch steh.enden Medien;

i"i-j. 4 den . inla3 des llohrbruidels in einer··. Längsschnitt nach der Linie IV-IV .jcr /ⁿig. 1 (in gegenüber rig. 1 vergr^.jerteii ."aßstai;) ;

Fin. j den ",.^ruieaustausclier in einer.i Teilguerschnitt nach der Linie V-V der Πα. 1 ;

rig. b die Anordnung von ; ;etall£treifen in- Kanal des Gehäuses (in einer.i der rig. 1 ähnlichen Teilschnitt des Gehäuses);

rig. 7 einen Letallstreifen gemäß Fig. 6 in einem Längsschnitt;

Fig. 3 die Anordnung eines gegenüber den Fig. 6 und 7 abgewandelten i:etallstreifens zwischen zv/ei Koliren des Kohrbiindels.

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BAD ORIGINAL

^ei dein dargestellten Ausfuhrungsbeis^iel wird das erste '"e-J.iu:a tj3i:iaG !"ic,. 1 einen Linla.1 10 zujefmrt und vorläßt Jon Wärmeaustauscher an der Stelle eines iuslasses 11. Dabei geht aus rig. 4 hervor, daß .<Aer Uir.laß mit einen Rohrbündel 12 des Värrüeaustauschers verbunden ist, das aus vier quer zur Ilauptebene des '.Wärmeaustauschers nebeneinander verlaufenden Rohren 13, 14, 1Ii und 16 besteht. Das Rohrbündel 12 endet in entsprechender "eise an der stelle des Auslasses 11.

Aus Fig. 5 ist ersichtlich, daß die Rohre 13, 14, 15 und 16 jeweils innerhalb der iiauptebene des Wärmeaustauschers abgeflacht sind und somit zwischen sich jeweils einen schmalen Schlitz 12a freilassen.

Aus Fig. 1 ist weiterhin ersichtlich, daß das Rohrbündel 12 den Wärmeaustauscher zwischen dem Einlaß 10 und dem Auslaß 11 etwa schlangenlinienförmig durchsetzt, wobei zwei parallel zueinander verlaufende benachbarte geradlinige Teile 17 jeweils durch einen halbkreisförmig gekrümmten Teil 18 miteinander verbunden sind. Uie außerdem aus den Fig. 2 und 5 hervorgeht, ist das das Rohrbündel 12 aufnehmende Gehäuse 19 etwa plattenförmig ausgebildet und besteht aus zwei als T'.etallformpreßteile ausgebildeten Halbschalen 20 und 21, die spiegelsymmetrisch zur Hauptebene des Gehäuses 19 ausgebildet sind. Dabei bilden die beiden Halbschalen 20 und 21 zwischen sich einen der Schlangenlinienform des Rohrbündels 12 entsprechend schlangenlinienförmig verlaufenden und das Rohrbündel 12 in sich aufnehmenden Kanal 22, der gemäß Fig. 1 an der linken Seite des Wärmeaustauschers mit einem Einlaß 23 und an der gegenüberliegenden Seite mit einem Auslaß 2 4 des Gehäuses 19 für das zweite Iledium in Verbindung steht.

Zum besseren Verständnis der Durchströmung des Wärmeaustauschers zeigt Fig. 3 eine der Darstellung der Tig. 1 ähnliche, jedoch schematisch gehaltene Darstellung des Wärmeaustauschers, aus der insbesondere die Umströmung des Rohrbündels 12 durch das im Gehäuse 19 geführte zweite Medium ersichtlich ist. Da das Rohr-

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12 an eic:, .iu."cron Scheiteln seiner gekrümmten Teile 18 jeweils an dt-'r dortigen V.'andunq des Kanals 22 anliegt, muß das durch den .iinlaC- 23 einstn:'vvnde zweite icliur ir,i ersten qeradlinigen Teil 25 ;ⁿos Kanals 22 entlana den in Fig. 3 dargestellten Pfeilen clic fJchlitze 12a (val. Pia. 5) durchsetzen, damit es im I'.anal 22 am freien L η de einer zur Bildung der Schlangenlinienforn dieses Kanals vorgesehenen "wischenwand 26 des Gehäuses 19 vorbei in den anschließenden geradlinigen Teil des Kanals 22 überströmen kann, in den- es dann nach einer gleichzeitigen Umlenkung in umgekehrter Richtung weiterströmt. Auch aus diesem zweiten geradlinigen Teil 2 5 kann das zweite Medium nur durch die Schlitze 12a der dortigen Teile 17 und 1ΰ des Rohrbündels 12 am freien Ende der dortigen Trennwand 25 vorbei in den nächsten geradlinigen Teil 2Z des Kanals 22 gelangen, usw. Das zweite Medium muß also die Rohre 13 bis 1G des Rohrbündels 12 im Kanal 22 ständig abwechselnd an der Stelle der jeweiligen Schlitze 12a (vgl. Fig. 5) umströmen.

Das gleiche !!rcjebnis wird auch bei dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten Wärmeaustauscher erzielt, da in den dortigen, etwa halbkreisförmig gekrümmten Teilen 25a des Kanals 22 an den äußeren Scheiteln der gekrümmten Teile 1Π des Rohrbündels 12 jeweils eine von diesem Teil 13 bis zur radial außerhalb verlaufenden Wandung des Kanals 22 des Gehäuses 19 führende T/andplatte 27 vorgesehen ist.

Zur weiteren Verbesserung des Wärmeüberganges können die Rohre 13 bis 16 des Rohrbündels 12 in an sich bekannter (nicht dargestellter) ν eise noch riit Quersicken versehen sein, wie sie beispielsweise durch die SL-PS 3G3 164 bekannt sind und ebenfalls dazu beitragen, zwischen den einzelnen Rohren 13 bis 16 sowie zwisehen den äußeren Rohren 13 und 16 des Rohrbündels 12 und der jeweils benachbarten Wand des Gehäuses 19 schlitzartige Zwischenräume einer geeigneten Breite zu erzeugen, um auch dadurch zu einem guten Wärmeübergang beizutragen. Im Falle der Verwendung einfacher abgeflachter Rohre mit glatten Wandungen können zwischen den Rohren 13 bis 16 sowie zwischen den äußeren Rohren 13 und 16

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und der jeweils benachbarter '"andung öcz Cui.;^;uses 19 auch beiderseits jeweils in ihrer Verrichtung verlaufende Hippen 2Π
aufweisende Metallstreifen 23 angeordnet werden, wir sie beispielsweise in den rig. 6 und 7 dargestellt sind. In diener·¹
Falle bestimmen die an den benachbarten Rohren jev;cils anliegenden nippen 2 9 die Breite der zum Durchströmen des zweiten I'ediuris verbleibenden Schlitze. Dabei entspricht die Länge der Metallstreifen 28 jeweils gerade etwa der Länge eines geradlinigen
Teiles 25 des Kanals 22 und aus Fig. f> ist weiterhin ersichtlich, daß die Rippen 29 in ihrer Längsrichtung vorteilhaft jeweils etwas wellenlinienförmia geschwungen verlaufen, wodurch das zveite Medium gezwungen wird, die Schlitze jeweils in der in Fig. 6
durch Pfeile gekennzeichneten Richtung zu durchströmen.

Statt der Metallstreifen 28 mit Rippen 29 kennen gemäß Fig. 8 auch dünnere, etwa zickzackförmig geformte Metallstreifen 30 verwendet werden, die dann mit den äußeren Scheiteln ihrer aufeinanderfolgenden Zacken abwechselnd jeweils an dem einen und dem
anderen der beiderseits benachbarten Rohre anliegen, wie es gemäß Fig. 8 zwischen den beiden Rohren 14 und 15 dargestellt ist. Gleiche Metallstreifen 30 verlaufen dann selbstverständlich auch zwischen den beiden äußeren Rohren 13 und 16 und der jeweils benachbarten Wandung des Gehäuses 19 des Wärmeaustauschers. Derartige iletallstreifen 28 und 30 ergeben nicht nur einen verbesserten Wärmeübergang zwischen den beiden Medien, sondern sie sichern zugleich die Einhaltung der gewünschten Schlitzbreite zwischen
den Rohren 13 bis 16 sowie zwischen den äußeren Rohren 13 und 16 und dem Gehäuse 19, wodurch über die ganze Länge des Kanals 22
entlang allen Rohren 13 bis 16 des Rohrbündels 12 der gewünschte optimale Wärmeübergang gewährleistet wird.

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L e e r s e

it e

Claims (6)

1. 7f, > V PATENTANWALT DIPL.-ING. H. STROHSCHÄNK

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   11 . '5.1 l;?:.¹-.^^ (Ii)

   1 -!Crr-iijüc:

   / 1^' lolir.»iiiidfcl-V.äriicauiitausciier zum ; ^rraeanstauscL zwischen einen In:; Γ.ο1ιΓυα^ν\Ι<_1 nit parallel zuuip.ander verlaufenden Joiiri'n zwischen einem ΓίπΙαΠ und eineio J.uslaß durchströriendoii ersten I-'e-diurf. und oiricra das Rohrbändol in oineiü Gehäuse zv/iaclio;i ninrr.-i i;inlaⁿ. und einol·¹ Auslaü dessell-on uiaströinenoen 2v;eiten .'xdiuin, wobei das lio'nrb-'iiidel jeweils durch einen halbkreisförmig gekrümmten Teil verbuivltna geradlinig parallel zueinander vorlaufende Teile aufweist, dadurch gekannzeichnet, daß das Gehiiuse (1?) etwa plattenförmig ausgebildet und aus zwei Ilalbschalen (20 und 21) zusamiaengesetzt ist, die zv/ischen sich zwischen dew i.inlaß (23) und den; Auslaß (21) für das zweite r'ediuir. einen etv.'a sclilangenlinienfcrmigen, zueinander geradlinig parallel verlaufende und aufeinanderfolgend jeweils durch einen etwa halbkreisförmig gekrümmten Teil (25a) verbundene Teile (25) aufweisenden Kanal (22) bilden, entlang dem das Rohrbündel (12) mit angepaßten geradlinigen und gekrümmten Teilen (17 und 13) entsprechend schlangenlinienfömig verlauft.
2. 2. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (13 bis 16) des Rohrbündels (12) in einer quer zur liauptebene des Gehäuses (19) verlaufenden Reihe nebeneinander angeordnet und jeweils in Richtung der Hauptebene abgeflacht sind sowie zwischen sich schmale langgestreckte Schlitze (12a) für das zweite Medium frei lassen.

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3. 3. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kalbschalen (20 und 21) des Gehäuses (19) spiegelsyiametrisch zu dessen Ilauptebene ausgebildet sind.
4. 4. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in wenigstens einem der etwa halbkreisförmig gekrümmten Teile (25a) des Kanals (22) eine Wandplatte (27) von der radial zu dessen Krümmung außen gelegenen Kanalwand radial einwärts bis an die Rohm (13 bis 16) des in diesem Teil (25a) verlaufenden gekrümmten Teils (18) des Rohrbündels (12) heran verläuft.
5. 5. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (13 bis 16) des Rohrbündels (12) mit Quersicken versehen sind.
6. 6. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in den geradlinigen Teilen (25) des Kanals

   (22) zwischen den Rohren (13 bis 16) sowie zwischen den äußeren Rohren (13 und 16) des Rohrbündels (12) und der jeweils benachbarten Viand des Gehäuses (19) jeweils ein Metallstreifen (28 bzw. 30) angeordnet ist, der beiderseits in seiner Querrichtung verlaufende Rippen (29) bildet oder selbst eine Zickzackform aufweist.

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