DE2940478A1 - HEAT EXCHANGER - Google Patents
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Description
Diese Erfindung hat einen Wärmeaustauscher als Gegenstand.This invention has a heat exchanger as an object.
Der Zweck dieser Erfindung ist, einen kompakten, leichten, einfach und wirtschaftlich herzustellenden Wärmetauscher zu realisieren, der einzeln oder als Bausteinelement zur Herstellung von Wärmeaustauschgruppen in Verbindung mit analogen Bausteinelementen verwendet werden kann.The purpose of this invention is to realize a compact, lightweight, simple and economical to manufacture heat exchanger which can be used individually or as a building block element for the manufacture of heat exchange groups in connection with analog building block elements.
Zum Erreichen dieses Ziels hat diese Erfindung als Gegenstand einen Wärmeaustauscher, dessen Hauptmerkmal darin besteht, daß er eine Vielzahl von Schichten von verflochtenen oder aneinanderliegend gestalteten Rohren hat, die in Rohrboden eingebaut sind, welche zueinander gegenüberliegenden Seiten eines Vielflächners gehören, wobei jeder Rohboden an seinem ganzen Umfang einen von Rohren nicht besetzten Randbereich hat.To achieve this aim, this invention has for its object a heat exchanger, the main feature of which is that he has a multitude of layers of intertwined or adjoining designed tubes, which are built into tube sheets, which mutually opposite sides of a polyhedron belong, each bare floor has an edge area not occupied by pipes on its entire circumference.
Nach einem anderen Merkmal der Erfindung ist der obengenannte Randbereich von jedem Rohrboden in bezug auf die Ebene des Teils der Außenseite des Rohrbodens, in den die Rohre münden, so erhöht, daß der Randbereich einen den genannten Teil umgebenden Rahmen bildet.According to another feature of the invention, the aforesaid edge portion of each tubesheet is with respect to the plane of the part the outside of the tube sheet, into which the tubes open, so increased that the edge region surrounding a said part Frame forms.
Die obengenannten Rahmen können, wenn der Wärmeaustauscher als Bausteinelement verwendet wird, Verbindungsflansche zum Anschluß an entsprechende Plansche bilden, die durch die Rahmen von analogen Wärmeaustauschbausteinelementen gebildet werden. Durch diese Verbindung bildet der Zwischenraum zwischen den aneinander befindlichen Rohrboden zweier Wärmeaustauscher nach derIf the heat exchanger is used as a building block element, the above frames can be connecting flanges for connection to form corresponding pools, which are formed by the frames of analog heat exchange module elements. This connection forms the space between the adjacent tube sheets of two heat exchangers according to the
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Erfindung in vorteilhafter Weise einen Sammelraum, der ein Wärmeaustauschmittel am Austritt von einem der beiden Austauscher aufnehmen und das Innere der Rohre des anderen Austauschers mit diesem Mittel speisen kann.Invention advantageously a collecting space which is a heat exchange medium at the outlet of one of the two exchangers and the inside of the tubes of the other exchanger this agent can feed.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden bei der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen offensichtlich, die nur als Beispiel ohne Einschränkung angeführt sind und bei denenFurther advantages and features of the invention are provided in the following Description with reference to the accompanying drawings, which are given by way of example only without limitation are listed and where
die Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Wärmeaustauschers nach der Erfindung ist,Fig. 1 is a perspective view of a heat exchanger according to the invention,
die Fig. 2 ein Schnitt entsprechend dsr Linie II-II der Fig. ist undFIG. 2 is a section corresponding to line II-II of FIG. is and
die Fig. 3 eine Variante der Fig. 2 darstellt.FIG. 3 shows a variant of FIG.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 umfaßt der Wärmeaustauscher nach der Erfindung die Tragkonstruktion, die durch einen Umfangsträger 10 mit den Umrissen eines Würfels gebildet wird.With reference to Figures 1 and 2, the heat exchanger according to the invention comprises the support structure which is supported by a peripheral support 10 is formed with the outlines of a cube.
Der Umfangsträger 10 ist so gestaltet, daß er für jede seiner Seiten einen Umfangsrahmen 12 festlegt.The circumferential support 10 is designed so that it is for each of its sides defines a peripheral frame 12.
Die Umfangsrahmen 12 von zwei Paar gegenüberliegenden Seiten des Trägers 10 umgeben je einen Rohrboden Ik, 16, während die beiden verbleibenden, gegenüberliegenden Seiten des Trägers 10 offen sind.The peripheral frames 12 of two pairs of opposite sides of the carrier 10 each surround a tube sheet Ik, 16, while the two remaining, opposite sides of the carrier 10 are open.
Die zwei Paare Rohrboden Ik, 16, die ganz mit dem Träger 10 hergestellt sein können oder durch getrennte vom Träger 10 getragene Elemente gebildet sein können, tragen je ein Bündel Rohre 18,20. Die Rohre 18,20, münden an den Außenseiten der entsprechenden Rohrboden 14, 16 aus und sind in voneinander gleich weit entfernten und senkrecht zu diesen Rohrböden stehenden Schichten angeordnet. Und zwar liegen im abgebildeten Beispiel die Rohre 18, 20 von zwei benachbarten Schichten einfach aneinander. Nach einer in den Zeichnungen nicht abgebildeten Variante der Erfindung könnten die RohreThe two pairs of tube sheets Ik, 16, which can be made entirely with the support 10 or can be formed by separate elements carried by the support 10, each carry a bundle of tubes 18, 20. The tubes 18, 20 open out on the outer sides of the corresponding tube sheets 14, 16 and are arranged in layers that are equidistant from one another and are perpendicular to these tube sheets. In the example shown, the tubes 18, 20 of two adjacent layers simply lie against one another. According to a variant of the invention not shown in the drawings, the tubes could
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l8, 20 von zwei benachbarten Schichten miteinander dagegen durch gleiche Techniken wie bei der Webtechnik verflochten sein.18, 20 of two adjacent layers, on the other hand, can be intertwined using the same techniques as in the weaving technique.
Die Rohre 18,20, wie auch der Umfangsträger 10 und die Rohrboden 14, 16 können aus jedwedem Werkstoff gebildet sein, der geeignet ist, einen wirksamen Wärmeaustausch zu gewährleisten und insbesondere können sie unter Verwendung eines sehr hochtemperaturbeständigen Kunststoffes hergestellt sein.The tubes 18, 20 as well as the circumferential support 10 and the tube sheet 14, 16 can be formed from any material that is suitable, and in particular, to ensure an effective heat exchange they can be made using a very high temperature resistant plastic.
Im Gebrauch kann der Wärmeaustauscher nachdieser Erfindung besonders durch Zuführung von zwei Wärmeaustauschmitteln, z.B. flüssigen, durch die Rohre 18, 20 bzw. in Richtung der in der Pig. I angegebenen Pfeilen verwendet werden. Ein drittes Wärmeaustauschmittel, z.B. gasförmig, kann durch die zwei gegenüberliegenden offenen Seiten des Trägers 10 so durchgeleitet werden, daß es an den Außenflächen der Rohre 18,20 vorbeiströmt. Um die Druckverluste des dritten Mittels im Inneren des Wärmeaustauschers zu verringern, können die Rohre 18,20 ein strömungsgünstiges Profil haben, um eine im wesentlichen laminare Strömung dieses dritten Mittels sicherzustellen.In use, the heat exchanger according to this invention is particularly useful by supplying two heat exchange media, e.g. liquid, through the tubes 18, 20 and towards the one in the Pig. I. indicated arrows are used. A third heat exchange medium, e.g. gaseous, can pass through the two opposite open sides of the carrier 10 are passed through so that it flows past the outer surfaces of the tubes 18,20. To the pressure drops To reduce the third means inside the heat exchanger, the tubes 18, 20 can have a flow-favorable profile to ensure a substantially laminar flow of this third agent.
Der Wärmeaustauscher nach der Erfindung kann in vorteilhafter Weise als Baustein in Verbindungmit Austauschern mit analogem Aufbau zur Realisierung von Wärmeaustauschgruppen verwendet werden. Hierzu können die Rahmen 12 des Umfangsträgers 10 Verbindungsflansche zum Anschluß an entsprechende Flanschen bilden, die durch Rahmen 12 von analogen Umfangsträgern gebildet sind. Der Anschluß kann durch einfaches Aneinandersetzen, wie in der Fig. 2 dargestellt, oder durch Festklemmen oder irgendein anderes System realisiert werden, das geeignet ist, die Abdichtung an den Verbindungsstellen zu gewährleisten.The heat exchanger according to the invention can advantageously be used as a building block in connection with exchangers with analog Structure can be used to implement heat exchange groups. For this purpose, the frame 12 of the circumferential support 10 can form connecting flanges for connection to corresponding flanges, which through Frame 12 are formed by analog circumferential supports. The connection can be realized by simply joining together, as shown in FIG. 2, or by clamping or any other system that is suitable to ensure the seal at the connection points.
Bei der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform sind die Rohrboden 14, 16 inden Umfangsträgern 10 so eingebaut, daß die Ebene der Außenfläche von jedem Rohrboden 14, 16, in den dieIn the embodiment shown in FIGS. 1 and 2 are the tube sheets 14, 16 installed in the circumferential supports 10 so that the plane of the outer surface of each tubesheet 14, 16 into which the
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Rohre l8, 20 münden, in bezug auf die Ebene der Außenfläche des entsprechenden Rahmens 12 vertieft ist. Auf diese Weise wird durch die Verbindung von zwei Wärmeaustauschern nach der Erfindung, wie in der Fig. 2 dargestellt, ein geschlossener Zwischenraum 22 zwischen den aneinanderliegenden Rohrboden von zwei Austauschern und den Innenflächen der entsprechenden Rahmen geschaffen. Dieser Zwischenraum bildet in vorteilhafter Weise einen Sammelraum, der geeignet ist, das von einem der zwei Austauscher austretende Mittel aufzunehmen und dieses Mittel in das Innere der Rohre des anderen Austauschers zu leiten.Pipes l8, 20 open, with respect to the plane of the outer surface of the corresponding frame 12 is recessed. That way will by connecting two heat exchangers according to the invention, as shown in FIG. 2, a closed space 22 between the adjacent tube sheets of two exchangers and the inner surfaces of the respective frames. This intermediate space advantageously forms a collecting space, which is suitable to receive the agent emerging from one of the two exchangers and this agent into the interior of the To conduct pipes of the other exchanger.
Bei der in der Fig. 3 dargestellten Variante liegen die Außenseiten der Rohrboden 14, 16 und die Außenflächen der entsprechenden Rahmen 12, die in diesem Falle durch die nicht von Rohren besetzten Randbereichen des Trägers 10 gebildet sind, auf der gleichen Ebene. Auf diese Weise kann die Verbindung zwischen zwei oder mehreren Wärmeaustauschern nach der Erfindung unter Verwendung eines an den Enden offenen Rohstückes 21I realisiert werden, das als Sammler fungiert und am Umfang das Gegenstück zu den aneinanderliegenden Rahmen von zwei Wärmeaustauschern bildet.In the variant shown in FIG. 3, the outer sides of the tube sheets 14, 16 and the outer surfaces of the corresponding frames 12, which in this case are formed by the edge regions of the carrier 10 not occupied by tubes, lie on the same plane. In this way, the connection between two or more heat exchangers according to the invention can be realized using a raw piece 2 1 I open at the ends, which acts as a collector and forms the counterpart to the adjacent frame of two heat exchangers on the circumference.
Der vorgeschriebene Wärmeaustauscher mit kubischer Gestalt gestattet, wie gesagt, einen wirksamen Warenaustausch zwischen drei Wärmeaustauschmitteln. Bei Verwendung eines Umfangträgers 10 mit anderer geometrischer Gestalt, die im Rahmen von Vielflächnern mit einer geraden Zahl von Seiten gewählt wird, ist es möglich, den Wärmeaustausch zwischen einer Anzahl von Wärmeaustauschmitteln über drei zu realisieren.The prescribed heat exchanger with a cubic shape allows as I said, an effective exchange of goods between three Heat exchange media. When using a circumferential support 10 with other geometrical shape, which is chosen in the context of polyhedra with an even number of sides, it is possible to realize the heat exchange between a number of heat exchange means over three.
Selbstverständlich können unter Beibehaltung des Prinzips der Erfindung die Baudetails und die Realisierungsformen weitgehend in bezug auf die Beschreibung und die Darstellung geändert werden, ohne deswegen über den Rahmen der vorliegenden Erfindung hinauszugehen .Of course, while maintaining the principle of the invention the construction details and the forms of implementation are largely changed with regard to the description and representation, without therefore going beyond the scope of the present invention.
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L e e r s e i t eL e r s e i t e
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