DE3304716C1

DE3304716C1 - Heat exchanger

Info

Publication number: DE3304716C1
Application number: DE19833304716
Authority: DE
Inventors: Bernd Ing.(grad.) 5165 Hürtgenwald Rittershaus
Original assignee: Goetze GmbH
Current assignee: Goetze GmbH
Priority date: 1983-02-11
Filing date: 1983-02-11
Publication date: 1984-04-05

Abstract

In a heat exchanger, a special design of the two covers achieves a deflection of the media without the latter coming into contact with one another from a flow space, which is formed by tubes inserted concentrically into one another, into the next flow space but one. The capacity of all the parts to be inserted into one another provides a repair-friendly construction of the heat exchanger, and the parallel deflection of the media produces a large cooling surface in conjunction with low volume.

Description

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Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher, insbesondere einen Ölkühler für Schiffsantriebe, bestehend aus mehreren konzentrisch ineinanderliegenden und mehrere Fließräume bildenden Rohren, jeweils einer axial oberen und unteren Abdeckung sowie Anschlüssen zur Zu- und Abfuhr des beziehungsweise der Medien.The invention relates to a heat exchanger, in particular an oil cooler for ship propulsion, consisting of several concentrically nested and a plurality of tubes forming flow spaces, each with an axially upper and lower cover and connections for the supply and removal of the media.

Insbesondere der Bereich der Schiffsausrüstung erfordert Kühlaggregate verschiedenster Art für die unterschiedlichsten Aufgaben. Er umfaßt ζ. Β. Öl-Wasser- und Seewasser-Süßwasser-Wärmetauscher in Geradrohrund Rohrgabelausführung, Seewasser-SüßWasser-Kühler in Flachrohrbauweise, Öl-Wasser-Kühler in Scheibenbauweise sowie Ladeluftkühler für Motoren mit Hochdruck- und Niederdruck-Aufladung. Einem Aufsatz der CZ Chemie Technik, 3. Jahrgang (1974) Nr. 4, Seite 137 ff. sind die vorab angesprochenen unterschiedlichen Wärmetauscher-Konstruktionen zu entnehmen. Sämtliche Ausführungen müssen in irgendeiner Form miteinander verschweißt beziehungsweise verlötet werden. Die Nachteile sind klar erkennbar: Zunächst bedingt dies einen erhöhten Montage- und Maschinenaufwand. Des weiteren sind defekte Teile nur sehr schwer und mit großem Aufwand auszutauschen.In particular, the field of ship equipment requires cooling units of all kinds for the different tasks. It includes ζ. Β. Oil-water and seawater-freshwater heat exchangers in straight tube and Pipe fork design, seawater / freshwater cooler in flat tube design, oil / water cooler in Disc design and intercooler for engines with high-pressure and low-pressure turbocharging. One Article by CZ Chemie Technik, Volume 3 (1974) No. 4, page 137 ff. Are those mentioned above different heat exchanger constructions. All designs must be in some Form are welded or soldered together. The disadvantages are clearly visible: First of all, this results in increased assembly and machine costs. Furthermore, there are defective parts only very difficult to exchange and with great effort.

Der DE-OS 25 23 218 ist ein mittelbarer gattungsgemäßer Wärmetauscher für Klimaanlagen zu entnehmen, der aus mindestens drei konzentrisch ineinandergestellten, zwischen Ein- und Aüsblaskammern angeordneten Rohren besteht, wobei der Zwischenraum zwischen aufeinanderfolgenden Rohren jeweils auf den halben Umfang von Zwischenraum zu Zwischenraum an beiden Enden durch Halteringe verschlossen ist und das innerste Rohr oben und unten wechselseitig von Halbkreisscheiben abgedeckt ist. Dieser ausschließlich für gasförmige Medien zu verwendende Wärmetauscher kann bei flüssigen Medien keine Anwendung finden, da auch hier u.a. die Rohre mit den korrespondierenden Teilen verschweißt werden müssen. DE-OS 25 23 218 is an indirect generic Heat exchangers for air conditioning systems can be taken from at least three concentrically nested, there is arranged between inlet and outlet tubes, the space between successive tubes to half the circumference from space to space on both Ends is closed by retaining rings and the innermost tube above and below alternately from Semicircular disks is covered. This heat exchanger can only be used for gaseous media cannot be used with liquid media, as here too the pipes with the corresponding parts must be welded.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ist darin zu sehen, daß die Nachteile des Standes der Technik weitestgehend vermieden, d. h., die Wärmetauscher montage- und wartungsfreundlicher ausgebildet werden.The object underlying the invention is to be seen in the fact that the disadvantages of the prior art Technology largely avoided, d. That is, the heat exchangers are designed to be easier to assemble and maintain will.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zumindest in einer dureh Stecken mit den Rohren verbundenen Abdeckung Kanäle zur Umlenkung des beziehungsweise der Medien von einem in den jeweils übernächsten Fließfaum vorgesehen sind.This object is achieved according to the invention in that at least one by plugging with the pipes connected cover channels for redirecting the media or media from one to the other The next but one flow tree are provided.

Durch diese ebenso einfache wie wirkungsvolle Maßnahme kann gegebenenfalls im Gegenstromverfahren das jeweilige Medium, sei es öl und Wasser oder Seewasser und Süßwasser, ohne miteinander in Berührung zu kommen von einem Fließraum in den übernächsten umgeleitet werden. Alle Teile sind in vorteilhafter Weise ineinandergesteckt und können bei einer gegebenenfalls anfallenden Reparatur problemlos wieder getrennt und nach der Reparatur ebenso leicht -wieder montiert werden. Somit können sämtliche mit der Herstellung beziehungsweise Wartung des Wärmetauschers verbundenen Kosten erheblich reduziert werden.This measure, which is just as simple as it is effective, can optionally be used in a countercurrent process the respective medium, be it oil and water or seawater and freshwater, without each other in Contact to come from one flow area to the next but one is diverted. All parts are in advantageously plugged into one another and can easily be used in the event of a repair that may have to be carried out separated again and reassembled just as easily after the repair. So everyone can use the production or maintenance of the heat exchanger associated costs significantly reduced will.

Je nach Größe des Wärmetauschers, beziehungsweise je nach Anforderung daran, ist eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung darin zu sehen, daß die Kanäle in beiden Abdeckungen vorgesehen sind. Durch diese Maßnahme wird ein besserer Umlauf und daraus resultierend eine größere Kühlfläche erzieht.Depending on the size of the heat exchanger, or depending on the requirements, an advantageous one Further development of the invention can be seen in the fact that the channels are provided in both covers. By this measure creates a better circulation and, as a result, a larger cooling surface.

Zur Abdichtung von Niederdruck-Wärmetauschern ist es in der Regel ausreichend, die Abdeckungen hinreichend genau zu bearbeiten und sie ineinanderstekken zu können, um so Leckagen oder ein Übertreten des Mediums in einen benachbarten Fließraum zu vermeiden. Bei problematischen Anwendungsfällen jedoch kann es sinnvoll sein, die Fließräume gegeneinander abzudichten. Eine Reihe von Möglichkeiten bieten sich hierfür an, von denen eine bevorzugt darin gesehen wird, daß die Abdichtung aus partiell im Bereich der Abdeckung angeordneten Oummiauflagen gebildet ist. Alternativ dazu besteht auch die Möglichkeit, die Abdeckung, mit Ausnahme der Kanäle, vollständig mit einer Gummischicht zu versehen.To seal low-pressure heat exchangers, it is usually sufficient to use the covers to edit with sufficient accuracy and to be able to plug them into one another to avoid leaks or trespassing of the Avoid medium in an adjacent flow area. In problematic applications, however it can make sense to seal the flow spaces against each other. There are a number of possibilities for this, one of which is preferably seen in the fact that the seal is made partially in the area of the Cover arranged ummi pads is formed. Alternatively, there is also the option of using the Cover, with the exception of the ducts, to be completely covered with a rubber layer.

Einem Gedanken der weiteren Ausbildung der Erfindung gemäß besteht die Möglichkeit, die Gummischicht — je nach Anforderung — mit gegebenenfallsAccording to one idea of the further development of the invention, there is the possibility of the rubber layer - depending on the requirement - with if necessary

metallischen Einlagen zu verstärken. Diese Verstärkung könnte die Form einer. Lochscheibe aufweisen und bevorzugt in beiden Abdeckungen angeordnet sein.reinforce metallic inserts. This reinforcement could take the form of a. Have perforated disc and preferably be arranged in both covers.

Die mit einer Gummischicht versehene Lochscheibe kann sowohl mit der jeweiligen Abdeckung fest verbunden als auch als separates Bauteil mit den Rohren und/oder den Abdeckungen durch Stecken verbindbar sein. Ob der Fachmann der einstückigen oder der mehrteiligen Lösung den Vorzug gibt, sollte vom jeweiligen Anwendungsfall abhängig gemacht werden.The perforated disc provided with a rubber layer can be fixed to the respective cover connected and connectable as a separate component with the pipes and / or the covers by plugging be. Whether the expert gives the one-piece or the multi-part solution the preference should be from can be made dependent on the respective application.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist darin zu sehen, daß die Lochscheibe derart profiliert wird, daß die Kanäle für unterschiedliche Medien im Bereich der Abdeckungen in Umfangsrichtung gesehen radial von außen nach innen oder umgekehrt in unterschiedlichen radialen Ebenen angeordnet sind. Durch diese Maßnahme wird ein gezielter Wechsel von einem Fließraum parallel in den übernächsten ermöglicht, ohne daß die Medien miteinander in Berührung kommen.A further advantageous development of the invention is to be seen in the fact that the perforated disk in such a way is profiled that the channels for different media in the area of the covers in the circumferential direction viewed radially from the outside to the inside or vice versa arranged in different radial planes are. This measure enables a targeted change from one flow area in parallel to the next but one made possible without the media coming into contact with one another.

Durch die Schachtelung der Rohre wird analog zum Stand der Technik eine große Kühlfläche, durch die gezielte Umlenkung des Mediums, jedoch darüber hinaus zusätzlich bei geringem Füllungsvolumen, ein relativ langer Weg erzeugt. Sowohl durch die Lochscheibe und die Abdeckung einzeln oder zusammen werden sowohl die Rohre zueinander fixiert als auch gegeneinander abgedichtet.By nesting the tubes, a large cooling surface is created, analogous to the state of the art targeted redirection of the medium, but also with a low filling volume relatively long way generated. Both through the perforated disc and the cover individually or together the pipes are both fixed to one another and sealed against one another.

Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigenThe invention is illustrated in the drawing and is described in more detail below. Show it

F i g. 1 und 2 die Prinzipskizze eines ölkühlers mit unterschiedlichen Fließwegen für öl und Seewasser,F i g. 1 and 2 the schematic diagram of an oil cooler with different flow paths for oil and sea water,

F i g. 3 die Prinzipskizze einer gelochten Scheibe zur Erzeugung der Umlenkkanäle, nach Schnittlinie IH-III in F i g. 2.F i g. 3 the schematic diagram of a perforated disc for generating the deflection channels, according to section line IH-III in Fig. 2.

In den F i g. 1 und 2 ist eine mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wärmetauschers 1 abgebildet. Der Wärmetauscher 1 besteht im wesentlichen aus sechs konzentrisch ineinanderliegenden zylindrischen Rohren 2 bis 7, die mit definiertem radialem Abstand zueinander unter Bildung von Fließräumen 8—12 angeordnet sind. Im Bereich des axial oberen und unteren Endes der Rohre 2 bis 7 sind Abdeckungen 13, 14 vorgesehen, die durch Stecken mit den Rohren 2—7 verbunden sind. Der Wärmetauscher 1 arbeitet im Gegenstromverfahren, d. h., zwei Medien — hier öl und Seewasser — strömen in entgegengesetzten Richtungen aneinander vorbei. Zu diesem Zweck sind im Bereich der Abdeckungen 13,14 Zuführkanäle 15 für das Öl und 16 für das Seewasser sowie Ablaufkanäle 17—19 für diese Medien vorgesehen. Im Bereich der beiden Abdeckungen 13, 14 sollen die beiden Medien Öl und Seewasser in den jeweils übernächsten Fließraum umgelenkt werden. Zu diesem Zweck dient hier eine metallische Lochscheibe 20, die außer im Bereich der Durchbrechungen 21 bis 23 zur Führung des Öles sowie der Durchbrechungen 24, 25 zur Führung des Seewassers vollständig mit einer Gummischicht 26 versehen ist. Durch Stege 27, 28 im Bereich der Abdeckungen 13, 14 sowie der Lochscheibe 20, die gleichzeitig zur Fixierung der Rohre 2—7 dient, werden unterschiedliche Kanäle 29,30 für das Öl und 31,32 für das Seewasser erzeugt. Das Seewasser tritt in diesem Fall durch den Zuführkanal 16 in den zwischen den Rohren 5 und 6 gebildeten konzentrisch umlaufenden Fließraum 11 im Bereich der unteren Abdeckung 14 ein und wird im Bereich der oberen Abdeckung 13 durch die Durchbrechungen 25 geführt und dann in den zwischen den Rohren 3 und 4 gebildeten Fließraum 9 durch die. Durchbrechungen 24 in der Lochscheibe 20 umgelenkt. Im Bereich der unteren Abdeckung 14 tritt das Seewasser dann durch den Abführkanal 19 wieder aus. Analog dazu fließt das Öl ausgehend vom Zuführkanal 15 in den zwischen den Rohren 6 und 7 gebildeten Fließraum 12, wird im Bereich der unteren Abdeckung 14 durch die Durchbrechungen 23 geführt und in den zwischen den Rohren 4 und 5 gebildeten Fließraum 10 durch die' Durchbrechungen 22 in der Lochscheibe 20 umgelenkt. Das gleiche geschieht nochmals im Bereich der oberen Abdeckung 13. Hier wird das Seewasser aus dem Fließraum 10 in den zwischen den Rohren 2 und 3 gebildeten Fließraum 8 umgelenkt, und zwar durch die Durchbrechungen 22 und 21. Das Seewasser wird durch die Ablauf kanäle 17,18 abgeleitet.In the F i g. 1 and 2 show a possible embodiment of the heat exchanger 1 according to the invention. The heat exchanger 1 consists essentially of six concentrically nested cylindrical ones Pipes 2 to 7, which are spaced at a defined radial distance from one another, forming flow spaces 8-12 are arranged. In the area of the axially upper and lower ends of the tubes 2 to 7 are covers 13, 14 provided, which are connected by plugging with the tubes 2-7. The heat exchanger 1 works in Countercurrent process, d. e., two media - here oil and Lake water - flow past each other in opposite directions. For this purpose are in the area of the covers 13,14 supply channels 15 for the oil and 16 for the sea water and drainage channels 17-19 for these media provided. In the area of the two covers 13, 14, the two media oil and Sea water can be diverted into the next but one flow area. For this purpose there is a metallic perforated disk 20, which except in the area of the openings 21 to 23 for guiding the oil as well of the openings 24, 25 for guiding the seawater completely with a rubber layer 26 is provided. By webs 27, 28 in the area of the covers 13, 14 and the perforated disk 20, the at the same time serves to fix the tubes 2-7, different channels 29,30 for the oil and 31,32 for that creates lake water. The seawater occurs in this case through the feed channel 16 in between the Tubes 5 and 6 formed concentrically circumferential flow space 11 in the area of the lower cover 14 and is guided in the area of the upper cover 13 through the openings 25 and then into the between the tubes 3 and 4 formed flow space 9 through the. Breakthroughs 24 in the perforated disk 20 are deflected. In the area of the lower cover 14, the seawater then exits again through the discharge channel 19. Analogously to this, the oil flows, starting from the feed channel 15, into the channels formed between the tubes 6 and 7 The flow space 12 is guided through the openings 23 in the area of the lower cover 14 and into the The flow space 10 formed between the tubes 4 and 5 through the openings 22 in the perforated disk 20 diverted. The same thing happens again in the area of the upper cover 13. Here the seawater comes out the flow space 10 is deflected into the flow space 8 formed between the tubes 2 and 3, through the Breakthroughs 22 and 21. The sea water is discharged through the drainage channels 17,18.

Dabei spielt es keine Rolle, ob nun das Seewasser und das Öl so fließen wie dargestellt oder umgekehrt Wichtig ist allein die Umlenkung im Bereich der beiden Abdeckungen 13, 14, um so bei relativ geringem Volumen eine möglichst große Kühlfläche zu erzeugen. Durch die gezielte Anordnung von Stegen 27 und 28 im Bereich der Abdeckungen 13, 14 sowie der Durchbrechungen 21—25 in der Lochscheibe 20 wird eine Berührung der beiden Medien dauerhaft vermieden, wobei die Abdichtung der Rohre 2—7 durch die allseitig mit einer Gummiauflage 26 versehene Lochscheibe 20 sowie im Bereich der Stege 27, 28 vorgesehenen Gummiklötze 33,34 vorgenommen wird.It does not matter whether the seawater and the oil flow as shown or vice versa The only important thing is the deflection in the area of the two covers 13, 14, all the more so with a relatively small amount Volume to generate the largest possible cooling surface. The targeted arrangement of webs 27 and 28 in The area of the covers 13, 14 and the openings 21-25 in the perforated disk 20 becomes a Contact between the two media is permanently avoided, whereby the sealing of the pipes 2-7 by the all-round perforated disk 20 provided with a rubber pad 26 and provided in the area of the webs 27, 28 Rubber blocks 33,34 is made.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

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Claims

Patent claims:

1. Heat exchanger, in particular oil cooler for ship propulsion, consisting of several concentrically nested tubes forming several flow spaces, each with an axially upper and lower cover and connections for supply and discharge of the media or media, characterized in that at least one by plugging with the Pipes (2-7) connected cover (13, 14) channels (29-32) are provided for deflecting the media or media from one (e.g. 12) into the next but one flow space (e.g. 10).

2. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the channels (29-32) in both Covers are provided.

3. Heat exchanger according to claims 1 and 2, characterized in that the flow spaces (8-12) are sealed against each other.

4. Heat exchanger according to claim 3, characterized in that the seal consists of partially in Area of the cover arranged rubber pads is formed.

5. Heat exchanger according to claims 1 to 3, characterized in that the cover (13, 14) with the exception of the channels (29-32) is completely provided with a rubber layer.

6. Heat exchanger according to claims 4 and 5, characterized in that the rubber layer is stiffened by means of inserts.

7. Heat exchanger according to claims 4 to 6, characterized in that the rubber layer (26) is stiffened over the entire surface by means of a perforated disc (20).

8. Heat exchanger according to claim 7, characterized in that the perforated disc (20) in the area both covers (13,14) is provided.

9. Heat exchanger according to claims 7 and 8, characterized in that the perforated disc (20) can be connected to the tubes (2-7) and / or to the covers (13, 14) by plugging

10. Heat exchanger according to claims 7 ° to 9, characterized in that the perforated disc (20) is profiled such that the channels (29-32) in the areas of the covers (13,14) radially from the outside to the inside or vice versa in different ways radial planes are arranged.