DE3206799A1

DE3206799A1 - Koaxialwaermetauscher

Info

Publication number: DE3206799A1
Application number: DE19823206799
Authority: DE
Inventors: Michael 8011 Putzbrunn Behncke
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-03-04
Filing date: 1982-02-25
Publication date: 1982-11-25

Description

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- 3 Koaxialwärmetauscher

Die Erfindung betrifft einen Koaxialwärmetauscher mit einem Innenrohr und einem das Innenrohr mit Abstand unter Bildung eines Ringraumes umgebenden Außenrohr, rrr *■ in axialer Richtung in dessen Enden in das Innenrohr mündenden ersten Anschlußstutzen und in etwa radialer Richtung in dessen Endabschnitten in den Ringraum mündenden zweiten Anschlußstutzen.

Derartige Wärmetauscher sind bekannt und werden derzeit vorzugsweise aus Kupfer angefertigt, weil dieses Material einerseits eine hohe Wärmeleitfähigkeit und andererseits eine relativ leichte Verarbeitbarkeit aufweist. Am Ende dieses bekannten Koaxialwärmetauschers sind Formstücke eingesetzt, welche jeweils sowohl den ersten als auch den zweiten Anschlußstutzen aufweise und mit welchen das Innenrohr und das Außenrohr stumpf verbunden werden.

Ein Nachteil der Wärmetauscher aus Kupfer besteht darin, daß das Material elektrolytisch nicht neutral ist, so daß ein derartiger Wärmetauscher in seinen Einsatzmöglichkeiten beschränkt ist, so kann er beispielsweise nicht mit verzinkten Leitungen verbunden werden. Bei der Verwendung von Kupfer besteht außerdem nur eine begrenzte Druckbelastbarkeit,

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außerdem ist eine Beschränkung hinsichtlich der als Strömungsmittel zulässigen Medien gegeben. Bei aggressiven Wässern, in der Lebensmittel- oder Getränkeindustrie, bei Wäschereien und auf vielen anderen Anwendungsgebieten ist die Verwendung von Wärmetauschern aus Kupfer nicht oder nur in sehr begrenztem Urnfang möglich.

Es besteht deshalb des Bestreben, vorzugsweise Wärmetauscher aus Edelstahl anzuwenden, weil dieses Material elektrolytisch neutral ist, höheren Drücken ausgesetzt werden kann und auch bei aggressiven Strömungsmitteln benutzt werden kann.

Edelstahlwärmetauscher sind deshalb sehr vielseitig anwendbar und vereinfachen dadurch die Lagerhaltung.

Als wärmeübertragende Strömungsmittel finden häufig Spezialmedien Anwendung, wie sie beispielsweise unter der Bezeichnung Frigen oder TKL im Handel sind. Aufgrund gesetzlicher Vorschriften, wie sie beispielsweise in Deutschland oder den U.S.A. bestehen, muß darauf geachtet werden, daß diese Medien nicht mit Brauchwasser, insbesondere Trinkwasser, in Verbindung gelangen. Es muß also die Wärmetauscherkonstruktion so beschaffen, sein, daß nicht etwa in Folge von Korrosionserscheinungen der Innenraum des Innenrohrs mit dem Ringraum zwischen Außen- und Innenrohr in Verbindung treten kann. Auch bei einer Herstellung

von Wärmetauschern aus Edelstahl ist diese Gefahr nicht beseitigt, wenn beispielsweise Schweißverbindungen durch Korrosion undicht werden, wobei die Gefahr bei Wärmetauschern aus Edelstahl vor allem deshalb besondere Beachtung erfordert, weil wegen der hohen Widerstandsfähigkeit des Edelstahls gegenüber aggressiven Strömungsmedien die Schweißverbindungen bei derartigen Wärmetauschern höheren Aggressionswirkungen ausgesetzt sein werden.

Die Verwendung der bei Koaxialwärnetauschern aus Kupfer vorgesehenen, die Anschlußstutzen aufweisenden Formstücke ist bei Koaxialwärmetauschern aus Edelstahl schon deshalb unvorteilhaft, weil die Anfertigung derartiger Formstücke aus Edelstahl unverhältnismäßig hohe Kosten verursachen würde, welche sich auf den Preis des Wärmetauschers insgesamt sehr nachteilig auswirken würden. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß bei Korrosionserscheinungen der zum Anschluß des Innenrohrs an das Formstück dienenden Schweißnaht die im Innenrohr und im Ringraum zwischen Innenrohr und Außenrohr befindlichen Strömungsmedien miteinander in Verbindung treten könnten, was nach den vorstehenden Erläuterungen unbedingt verhindert werden muß.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Koaxialwärmetauscher zu schaffen, welcher vielseitig anwendbar ^!.st und deshalb eine einfache

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Lagerhaltung ermöglicht, welcher auch aggressiven Strömungsmitteln standhalten kann und welcher insbesondere Vorkehrungen aufweist, welche verhindern, daß die unterschiedlichen Strömungsmittel auf beiden Seiten der Wärmetauscherfläche miteinander in Verbindung treten können, wobei außerdem die Konstruktion so beschaffen sein soll, daß eine Fertigung mit verhältnismäßig niedrigen Kosten möglich ist.

Die Lösung der gestellten Aufgabe besteht darin, daß der Wärmetauscher aus Edelstahl besteht, daß die ersten AnschLußstutzen in das Innenrohr eingelötet sind und daß die Endabschnitte des Außenrohrs außerhalb der zweiten Anschlußstutzen durch Bildung von Quetschfalten an der Rohraußenseite in Richtung auf das Rohrende bis auf den Außendurchmesser des Innenrohrs konisch verjüngt und mit dem Innenrohr verlötet sind.

Durch diese Konstruktion ergibt sich der Vorteil, daß auf die Verwendung der sehr kostspieligen Formstücke an beiden Enden des Koaxialwärmetauschers verzichtet werden kann, wobei außerdem eine stets zuverlässige Trennung der durch die beiden Strömungswege strömenden Medien gewährleistet ist. Wird die Lötverbindung zwischen Außenrohr und Innenrohr undicht, so kann das im Ringraum befindliche Strömungsmittel nur außerhalb des ersten Anschlußstutzens austreten, bleibt aber vom Strömungsmittel im Innenrohr getrennt.

Wird die Lötverbindung zwischen Innenrohr und erstem Anschlußstutzen undicht, so kann das im Innenrohr befindliche Strömungsmittel zwischen erstem Anschlußstutzen und Innenrohr austreten, bleibt aber seinerseits weiterhin vom Ringraum zwischen Innenrohr und Außenrohr abgeschlossen.

Außerdem läßt sich durch die Lötverbindung eine sehr wesentliche Einsparung an Arbeitszeit erreichen, was sich auf die Kosten des Wärmetauschers vorteilhaft auswirkt.

Eine besonders zweckmäßige Ausgestaltung besteht darin, daß das Außenrohr und das Innenrohr im Bereich ihrer Lötverbindung zylindrische Abschnitte besitzen, wodurch sich eine besonders zuverlässige Lötverbindung erreichen läßt.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung ist es, daß das Innenrohr von einem Mantelrohr eingehüllt wird und daß das Innenrohr oder das Mantelrohr mit mindestens einer eingeformten Längsrinne versehen ist.

Dadurch wird auch bei Korro s ions schaden am Innenrohr bzw. Mantelrohr verhindert, daß zwischen beiden Strömungswegen ein Flüssigkeitsaustausch stattfindet. Bei einem Korrosionsschaden sammelt sich die Flüssigkeit zwischen Innenrohr und Mantelrohr und wird über die Längsrinne abgeführt, was zugleich auf den eingetretenen Schaden aufmerksam macht. _o

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Anhand der nun folgenden Beschreibung der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele der Erfindung wird diese näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 teilweise im Schnitt den Endbereich eines

Koaxialwärmetauschers aus Edelstahl, Fig. 2 eine Ansicht des Wärmetauschers in Richtung des Pfeils II in Fig. 1 bei fehlendem ersten

Anschlußstutzen
Fig. 3 eine gegenüber Fig. 1 vergrößerte Darstellung des Endabschnittes einer anderen Ausführungsform eines Koaxialwärmetauschers geschnitten nach

der Linie III-III in Fig. 4 und Fig. 4 eine Ansicht in Richtung des Pfeils IV in Fig.

Der in der Zeichnung Fig. 1 und 2 dargestellte, insgesamt mit 10 bezeichnete Wärmetauscher besitzt zwei Endabschnitte 12, von welchen in der Zeichnung nur einer dargestellt ist, die zum Anschluß der Verbindungsleitungen dienen. Der Wärmetauscher selbst besitzt ein Innenrohr 14 und ein dieses mit Abstand umschließendes Außenrohr 16, so daß zwischen Innenrohr und Außenrohr ein Ringraum 18 gebildet wird.

Ein hitr als Rohrkrümmer ausgebildeter erster Anschlußstutzen 20 ist mit einem zylindrischen Abschnitt 22 in eine muffenartige, zylindrische Er-

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Weiterung 24 am Ende des Innenrohrs 14 eingesetzt und längs der zylindrischen Berührungsfläche mit dem Innenrohr 14 verlötet.

Das Außenrohr 16 ist in seinem Endabschnitt 12 mit einem gewissen abstand vom Ende 26 des Außenrohrs 16 mit einem annähernd radial angeordneten zweiten Anschlußstutzen 28 verschweißt.

Im Bereich zwischen dem zweiten An Schlußstutzen und dem Ende 26 des Außenrohrs ist an zwei diametral gegenüberliegenden Stellen des Außunrohrs jeweils eine in Richtung auf das Ende 26 des Außenrohrs 16 an Breite zunehmende Quetschfalte 30 bzw. 32 ausgebildet, so daß sich das Außenrohr 16 in Richtung auf das Ende 26 konisch verjüngt, wobei der letzte Abschnitt 34 des Außenrohrs 16 zylindrisch verläuft und in seinem Innendurchmesser dem Außendurchmesser der zylindrischen Erweiterung 24 des Innenrohrs angepaßt ist, in welchem Abschnitt das Außenrohr 16 mit dem Innenrohr 14 verlötet ist.

Wie deutlich aus Fig. 1 ersichtlich ist, kann auch bei einer undichten Lötverbindung das im Innenrohr 14 befindliche Strömungsmittel nur nach außen austreten, ohne mit dem Strömungsmittel im Ringraum 18 in Verbindung zu gelangen, wie auch umgekehrt das im Ringraum 18 befindliche Medium über eine

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undichte Lötverbindung nur nach außen austreten kann, nicht aber in Verbindung mit dem Strömungsmedium im Innenrohr 14 gelangen kann. Ein kostspieliges Anschlußstück entfällt völlig, der Wärmetauscher ist aus einfachen Elementen aufgebaut und insgesamt verhältnismäßig preiswert herstellbar.

Beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 3 und 4 ist ein doppelwandiges Innenrohr vorgesehen, d.h. das Innenrohr 14 wird eng anliegend von einem Mantelrohr 35 eingehüllt. Wenn ein Korrossionsschaden an der hier durch das Innenrohr 14 und das Mantelrohr 35 bestehenden Trennwand zwischen beiden streng zu trennenden Strömungswegen auftritt, gelangt das Strömungsmittel zwischen Innenrohr 14 und Mantelrohr 35, sammelt sich in der Längsrinne 36 und tritt an deren Ende aus, so daß zugleich durch diesen Flüssigkeitsaustritt auf den Schaden hingewiesen wird und schnelle Abhilfe, z.B. ein Austausch des Wärmetauschers, veranlaßt werden kann.

Wenn die Längsrinne 36 in das Innenrohr 14 eingedrückt ist, muß auch der Anschlußstutzen 20 im Verbindung sber eich mit einer entsprechenden Rinne versehen werden. Es besteht aber auch die Möglichkeit*, eine Längsrinne 36 in das Mantelrohr 35 einzupressen. Schließlich besteht auch die Möglichkeit, statt einer Längsrinne 36 mehrere Längsrinnen vorzusehen.

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Claims

Koaxialwärmetauscher Ansprüche

1.1 Koaxialwärmetauscher mit einem Innenrohr und einem das Innenrohr mit Abstand unter Bildung eines Ringraumes umgebenden Außenrohr, mit in axialer Richtung in dessen Enden in das Innenrohr mündenden ersten Anschlußstutzen und in etwa radialer Richtung in dessen Endabschnitten in den Ringraum mündenden zweiten Anschlußstutzen, dadurch gekennzeichnet, daß

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der Wärmetauscher (10) aus Edelstahl besteht, daß die ersten Anschlußstutzen (20) in das Innenrohr (14) eingelötet sind und daß die Endabschnitte des Außenrohrs (16) außerhalb der zweiten Anschlußstutzen (28) durch Bildung von Quetschfalten (30, 32) an der Rohraußenseite in Richtung auf das Rohrende (26) bis auf den Außendurchmesser des Innenrohrs (14) konisch verjüngt und mit dem Innenrohr (14) verlötet sind.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenrohr (16) und das Innenrohr (14) im Bereich ihrer Lötverbindung zylindrische Abschnitte (24, 34) besitzen.

3. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr (14) von einem Mantelrohr (35) eingehüllt wird und daß das Irinenrohr (14) oder das Mantelrohr (35) mit mindestens einer eingeformten Längsrinne (36) versehen ist.

4. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Endabschnitt (12) des Außenrohrs (16) an zwei einander diametral gegenüberliegenden Stellen mit in Längsrichtung des Rohrs verlaufenden Quetschfalten (30,32) versehen ist.