DE3203109C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher gemäß dem Ober­ begriff des Patentanspruchs 1.

Wärmetauscher der genannten Art sind allgemein bekannt und kommen beispielsweise bei Verbrennungskraftmaschinen zum Einsatz, wobei die Wärmetauscher mit einem geschlossenen Primärkühlkreislauf und einem offenen Sekundärkühlkreis­ lauf den Wärmetausch zwischen den beiden Kreisläufen be­ wirken. Dies ist insbesondere beim Schiffseinsatz von Motoren mit Wärmetausch zwischen aufbereitetem Kühlwasser und allgemein aggressivem Seewasser der Fall. Hierbei hat es sich erwiesen, daß an den Durchtrittsstellen der Rohre durch die Zwischenböden Angriffsstellen für Korrosion entstehen, die darauf zurückzuführen sind, daß an diesen Stellen nach dem Einsetzen der Rohre in die Wärmetauscher­ matrix teilweise offene Schlitze bestehen bleiben. Der Grund hierfür ist die Tatsache, daß die Durchtrittsöffnun­ gen gegenüber den Rohren mit relativ großem Spiel gefer­ tigt werden müssen, damit die langen Rohre leicht in die Zwischenböden der Wärmetauschermatrix eingeführt werden können. Ein Verkleinern des Spieles ist bei dieser Art der Herstellung nicht möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einem Wärmetau­ scher in derartiger Ausführung vorzuschlagen, daß die Rohre auch bei verringertem Spiel an den Durchtrittsöff­ nungen problemlos in die Zwischenböden eingeführt werden können und daß dadurch Korrosionsschäden an den Verbin­ dungsstellen zwischen Rohren und Zwischenböden vermieden werden können.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im kenn­ zeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merk­ male gelöst.

Der Vorteil dieser Anordnung liegt darin, daß auch bei geringstmöglichem Spiel die kurzen Rohrstücke mühelos in jeweils nur zwei Zwischenböden eingefügt werden können und daß die Verbindungsstellen dabei mühelos von außen zugäng­ lich sind. Auf diese Weise entstehen einzelne Führungsele­ mente für das Kühlmedium, die erfindungsgemäß mit Abstand aneinandergesetzt werden und hierbei jeweils Sammelräume für das warme Medium entstehen lassen. Durch diese Anord­ nung werden die Zwischenböden zugleich zu Wärmeübergangs­ flächen, so daß der Wärmeaustausch verbessert werden kann. Zur Bildung von Führungskanälen mit geschlossenem Quer­ schnitt sowie von gegenüber diesen abgeteilten Sammelräu­ men sind Seitenteile und stirnseitige Abschlüsse erforder­ lich. Diese können in verschiedenen Ausführungen der Er­ findung einstückig mit den Zwischenböden oder von diesen getrennt ausgeführt werden. Insbesondere für die stirnsei­ tigen Abschlüsse der Sammelräume sind Profilleisten geeig­ net, die bei Strömungsumkehr zwischen zwei benachbarten Führungselementen besonders strömungsgünstig gestaltet werden können. Für den seitlichen Abschluß können eben­ falls Profilleisten oder Seitenteile verwendet werden, die entweder einzelne oder sämtliche Führungskanäle und Sam­ melräume abdecken.

Eine zur Verhinderung von Korrosion besonders günstige Verbindung zwischen Rohrstücken und Zwischenböden ergibt sich, wenn die Durchtrittsöffnungen vor dem Einstecken der Rohrstücke aufgebördelt werden, vorzugsweise jeweils zum Inneren der Führungselemente hin.

Für den Wärmeübergang ist es besonders günstig, wenn die Rohrstücke in Strömungsrichtung des kühlenden Mediums hintereinander jeweils auf Lücke angeordnet werden oder wenn bei Rohren mit länglichem Querschnitt diese zur Strö­ mungsrichtung angestellt werden. Weitere Möglichkeiten und Ausführungen der Konstruktion gehen aus den Ansprüchen hervor.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.

Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Wärmetauscher im Querschnitt.

Fig. 2 zeigt einen abgewandelten Wärmetauscher im Querschnitt.

Fig. 3 zeigt einen Ausschnitt eines Wärmetauschers nach Fig. 2 mit Profilleisten aus anderem Werkstoff.

Fig. 4 zeigt einen Wärmetauscher nach Fig. 2 mit geänderter Befestigung der Seitenteile.

Fig. 5 zeigt einen erfindungsgemäßen Wärmetauscher abweichender Ausführung in einer Schräg­ ansicht.

Fig. 6 zeigt eine Teilansicht mit einer Profil­ leiste im Querschnitt und

Fig. 7 zeigt einen Ausschnitt eines Querschnittes durch die Rohre eines Führungselementes.

In Fig. 1 ist ein Wärmetauscher dargestellt, der drei Führungskanäle 1 für das zweite Medium und zwei Sammelräu­ me 2 für das erste Medium aufweist. Die Führungskanäle 1 bestehen aus Zwischenböden 3 und mit diesen einstückigen Seitenteilen 4. Durch die Zwischenböden eines jeden Füh­ rungskanales 1 sind kurze Rohrstücke 5 gesteckt und mit diesen dichtend verbunden. In der Regel erfolgt diese Befestigung durch Hartlöten. Die linke Darstellung zeigt dabei im Gegensatz zur rechten Halbfigur Aufbördelungen 6 an den Verbindungsstellen. Die einzelnen Führungskanäle sind über Profilleisten 7 aneinandergesetzt, wodurch sich die Sammelräume 2 bilden, in die die Enden der Rohrstücke 5 hineinragen. Der gesamte Wärmetauscher steht auf Stütz­ profilen 8. Die Sammelräume 2 sind auch stirnseitig verschlossen, während die Füh­ rungskanäle 1 zu Wassersammel- oder Wasserumlenkräumen hin offen sind. Die Durchströmung der Führungskanäle kann abwechselnd gegensinnig oder aber parallel gleichsinnig erfolgen. Für die Zu- und Abführung des kühlenden Mediums sind Teile der übrigen Wärmetauscherkonstruktion vorzuse­ hen. Ebenso ist das warme Medium vor Eintritt und nach Austritt aus den jeweils äußeren Rohrstücken von entspre­ chenden Sammlern aufzunehmen.

In Fig. 2 ist ein Wärmetauscher gezeigt, der zwei Füh­ rungskanäle 1 für das zweite Medium und einen Sammelraum 2 für das erste Medium hat. Die Zwischenböden 3 sind an den Längskanten zweifach kurz abgekantet und greifen vorzugs­ weise im Preßsitz in rechtwinklige Längsschlitze 11 in den Profilleisten 7, die in abweichender Ausführung von außen von den einstückigen Seitenteilen 4 abgedeckt werden. Die Seitenteile 4 sind durch Zuganker 12, die die Sammelräume 2 durchdringen, mit ihren Gegenstücken verbunden und si­ chern damit zugleich die Verbindung zwischen Profilleisten 7 und Zwischenböden 3.

In Fig. 3 ist zeichnerisch angedeutet, daß die Profil­ leisten 7 auch aus Elastomeren hergestellt werden können. Durch Umbördeln der Seitenteile 4 an den äußeren Profil­ leisten 7 können dabei dennoch stabile Stützprofile 8 erzeugt werden.

Fig. 4 ist bei an sich gleichem Aufbau wie in Fig. 2 die Verbindung zwischen Profilleisten 7 und Seitenteilen 4 durch Fügen mit einem Bindemittel und/oder ggf. aus­ schließlich durch den Anpreßdruck von federnden Klemm­ profilen 13 hergestellt, die sich ihrerseits an der äußeren Gehäusewand 14 eines nicht näher dargestellten Wärmetauschers abstützen.

Fig. 5 zeigt abweichend von Fig. 1 ein einstückiges Seitenteil 4, das mit Zwischenböden 3 gleichzeitg mehrere Führungskanäle bildet. Aufbördelungen 6 der Zwischenböden 3 sind an den Rohrstücken 5 mit flachem Querschnitt be­ sonders gut zu erkennen. Die Zwischenböden 3 weisen ferner Laschen 9 auf, die durch Schlitze der Seitenteile zur Be­ festigung durchgesteckt werden. Das Seitenteil 4 ruht auf einem Stützprofil 8.

In Fig. 6 ist eine Profilleiste 10 gezeigt, die zwischen zwei im Schnitt gezeigte Zwischenböden 3 geschoben ist. Weiter sind die Aufbördelung 6 und in der Ansicht Rohr­ stücke 5 erkennbar. Die Profilleiste schließt den Sammel­ raum 2 nach außen ab.

Fig. 7 zeigt die Anordnung von Rohrstücken 5 mit flachem Profil in bezug auf die durch einen Pfeil angegebene Strömungsrichtung innerhalb eines Führungskanals. Die Rohrstücke sind in Reihen hintereinander angeordnet, wobei sie im linken Ausschnitt im Gegensatz zum rechten zusätz­ lich zur Strömungsrichtung angestellt sind. Durch diese Anordnung werden Toträume in der Strömung vermieden und der Wärmeübergang verbessert.

Claims (14)

1. Wärmetauscher, insbesondere für zwei flüssige Me­ dien, mit untereinander parallelen Rund- oder Flachrohren (5) zur Leitung eines ersten, zu kühlenden Mediums und senkrecht zu den Rohrachsen angeordneten Kanälen, die durch ebene Zwischenböden (3) gebildet sind, zur Führung eines zweiten, wärmeabführenden Mediums, dadurch gekennzeichnet, daß Rohrstücke (5) von untereinan­ der gleicher Länge jeweils zwei Zwischenböden (3) durch­ dringen, wobei die Rohrstücke (5) an den Durchtrittsstel­ len dichtend mit den Zwischenböden (3) verbunden sind, die durch Seitenteile (4) die Führungskanäle (1) für das zwei­ te Medium begrenzen, und daß einzelne Führungskanäle (1) mit Abstand aneinandergesetzt sind und dazwischen Sammel­ räume (2) für das erste Medium bilden, die in Verbindung mit den benachbarte Führungskanäle (1) durchdringenden Rohrstücken (5) stehen, wobei die Sammelräume (2) für das erste Medium zumindest zwischen den Stirnseiten der Füh­ rungskanäle (1) durch Profilleisten (7) verschlossen sind.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenböden (3) an den Durchtrittsstellen der Rohrstücke (5) zum Inneren der Führungskanäle (1) hin eine Aufbördelung (6) im Quer­ schnitt der Rohrstücke (5) aufweisen.

3. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammelräume (2) für das erste Medium an den Längsseiten zwischen den Führungskanä­ len (1) durch Profilleisten (7) verschlossen sind.

4. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenböden (3) an den Längskanten zweifach abgekantet sind und in Längsschlitze (11) mit rechteckigem Querschnitt i den Profilleisten (7) an den Längsseiten eingreifen.

5. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Seitenteile (4) und Zwischen­ böden (3) aus einstückigen, abgekanteten Blechteilen be­ stehen.

6. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Führungskanäle (1) beiderseits von einstückigen Seitenteilen (4) verschlossen sind, die auf den Profilleisten (7) an den Längsseiten, insbesondere unter Verbindung durch ein Fügemittel auflie­ gen.

7. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß gegenüberliegende Seitenteile (4) von Zugankern (12) gehalten werden, die gegenüberlie­ gende Profilleisten (7) durchdringen.

8. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest zwei Führungskanäle (1) und zumindest ein Sammelraum (2) zugleich beiderseits von einstückigen Seitenteilen (4) verschlossen sind.

9. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenböden (3) an den Längskanten Laschen (9) aufweisen, die durch Schlitze in den Seitenteilen (4) hindurchragen und an den Durchtritts­ stellen dichtend mit diesen verbunden sind.

10. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß federnde Klemmprofile (13) auf die Seitenteile, insbesondere in Höhe der Profilleisten (7) oder unmittelbar auf die Profilleisten (7) aufgesetzt sind, die sich zum Andrücken der Seitenteile (4) an die Profilleisten (7) und/oder ausschließlich zum Fixieren der Wärmetauschermatrix gegen äußere Gehäusewände (14) eines Wärmetauschers abstützen.

11. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrstücke (5) axial mit­ einander fluchtend in den aneinandergesetzten Führungska­ nälen (1) angeordnet sind.

12. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrstücke (5) innerhalb der einzelnen Führungskanäle (1) bezüglich der Fließrich­ tung des zweiten Mediums in zueinander versetzten Reihen angeordnet sind.

13. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrstücke (5) innerhalb der einzelnen Führungskanäle (1) bezüglich der Fließrich­ tung des zweiten Mediums hintereinander in Reihen angeord­ net sind.

14. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß Rohrstücke (5) mit Flachprofil innerhalb der einzelnen Führungskanäle (1) bezüglich der Fließrichtung des zweiten Mediums jeweils im gleichen Sinne mit der langen Achse ihres Querschnitts in kleinem Winkel angestellt sind.