DE3320012C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmetauscher gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Dieser dient zur Rückgewinnung der Wärme aus einem Medium, beispielsweise der warmen Abluft, für ein anderes Medium, beispielsweise die kältere Frischluft.

Aus der DE-OS 25 23 218 ist ein entsprechender Wärme­ tauscher bekannt, der aus mehreren konzentrisch in­ einandergestellten, zwischen Ein- und Ausblaskammern angeordneten Rohren besteht, wobei der Zwischenraum zwischen aufeinanderfolgenden Rohren jeweils auf dem halben Umfang von Zwischenraum zu Zwischenraum ab­ wechselnd an beiden Enden durch Halbringe verschlossen und das innerste Rohr oben und unten wechselseitig von Halbkreisscheiben abgedeckt sind.

Etwa in der halben Höhe der Rohre sind Leitbleche angeordnet, durch die das jeweils hindurchströmende Medium aus dem einen halbringförmigen Raum in den gegenüberliegenden halbringförmigen Raum eines Rohrs geleitet wird. Damit findet in der auf der Seite des verschlossenen Endes befindlichen Hälfte eines Rohres praktisch keine Strömung des Mediums mehr statt, so daß die für den Wärmetausch effektive Fläche erheblich herabgesetzt ist. Die Konstruktion dieses Wärmetauschers ist derart, daß es keine Grenzflächen gibt, an denen die beiden Medien, zwischen denen der Wärmetausch stattfinden soll, ungehindert entlangströmen können.

Aus der DE-OS 31 33 756 ist ein Doppelrohrkühler aus einem aus zwei konzentrisch ineinander ange­ ordneten Rohren gebildeten Doppelrohr bekannt. An den Endbereichen der Rohre sind Verteilerstutzen vorgesehen, die einen Hals mit einem senkrecht zu den Rohrachsen verlaufenden Zufuhrkanal aufweisen, über den das zu kühlende Medium dem Doppelrohr zugeführt bzw. entnommen wird. Dieser Doppelrohr­ kühler weicht jedoch in konstruktiver Hinsicht von einem Wärmetauscher, der aus mindestens vier kon­ zentrisch angeordneten Einzelrohren besteht, er­ heblich ab.

Ausgehend von der DE-OS 25 23 218 liegt daher der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetauscher zu schaffen, in dem im Interesse eines optimal erreichbaren Wärmetauschers zwischen zwei Medien die Stauräume für diese so klein wie möglich gehalten werden.

Diese Aufgabe wird bei einem Wärmetauscher nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs gelöst durch die in seinem kennzeichnenden Teil genannten Merkmale.

Die Unteransprüche stellen vorteilhafte Weiter­ bildungen der Erfindung nach dem Hauptanspruch dar.

Der erfindungsgemäße Wärmetauscher zeichnet sich dadurch aus, daß an den beiden Enden des Rohr­ körpers jeweils ein an beiden Stirnseiten offener rohrförmiger, senkrecht zur Wärmetauscherachse verlaufender und mit seiner Achse durch diese hindurchgehender Abstandshalter angeordnet ist, dessen Durchmesser kleiner ist als der des kleinsten der konzentrischen Einzelrohre, daß beide Abstandshalter mit im Bereich des einen Mediums liegenden Durchbrechungen versehen sind, daß jedem Abstandshalter ein den Rohrkörper dichtend umgreifendes, der Zufuhr und der Abfuhr des Mediums zu dem Rohrkörper dienendes ring­ förmiges Gehäuse zugeordnet ist, und daß der Ringraum und der Zylinderraum des Rohrkörpers, die der Führung des Mediums dienen, an beiden Stirnseiten geschlossen sind.

Im Interesse der Aufrechterhaltung einer gleich­ bleibenden Betriebsweise ist der Rohrkörper zusätzlich von als Abstandshalter dienenden, im Abstand in Längsrichtung des Rohrkörpers verteilten Rohren dichtend durchgriffen. Zweckmäßigerweise sind je zwei benachbarte dieser Abstandshalter quer, vorzugsweise rechtwinklig zueinander gerichtet. Auf diese Weise ist gewährleistet, daß die Ab­ stände zwischen den einzelnen Rohren des Rohr­ körpers während des Betriebes zuverlässig konstant gehalten werden, wodurch ein gleich­ bleibender Wärmeaustausch sichergestellt ist. Die die Abstandshalter bildenden Rohre werden von den Medien umströmt und erzeugen in diesen Turbulenzen, wodurch der Wärmeaustausch zwischen den Medien über die Wandungen des Rohrkörpers begünstigt wird.

Es ist weiterhin vorteilhaft, als zusätzliche Abstandshalter an beiden Stirnseiten geschlossene Rohre zu verwenden und die einen dieser Abstands­ halter im Bereich der durchströmten Räume des einen Mediums und die diesen jeweils benachbarten dieser Abstandshalter im Bereich der Strömungs­ räume des anderen Mediums mit Durchbrechungen zu versehen. Hierdurch wird erreicht, daß die beiden Medien sich über die dem jeweiligen Medium zugeordneten Abstandshalter in sich ausgleichen können, da die beiden Strömungsräume jedes Mediums über die Abstandshalter miteinander in Verbindung stehen. Auf diese Weise wird eine gleichmäßige Verteilung jedes Mediums über seine Strömungs­ räume und damit ein optimaler Wirkungsgrad des Wärmetauschers gewährleistet.

Die beiliegenden Zeichnungen zeigen eine Ausführungsform der Erfindung, und es bedeuten:

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Wärmetauscher in schematischer Darstellung;

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung des Wärmetauschers nach Fig. 1;

Fig. 3 einen Schnitt gemäß Linie C-D in Fig. 1; und

Fig. 4 einen Schnitt gemäß Linie E-F gemäß Fig. 1.

Der als Rohrkörper 14 ausgebildete Wärmetauscher ist in eine ein Medium I führende Leitung 18 eingesetzt. Der Rohrkörper 14 besteht aus vier konzentrisch zueinander im Abstand angeordneten Einzelrohren 1, 2, 3, 4. Die Einzelrohre bilden einen äußeren Ringraum 5 zwischen den Rohren 1 und 2, einen anschließenden Ringraum 6 zwischen den Rohren 2 und 3, einen weiteren Ringraum 7 zwischen den Rohren 3 und 4, während das Rohr 4 selber einen zylindrischen Raum bildet. Wie aus Fig. 1 hervorgeht, wird das Medium I durch die Ringräume 5 und 7 geführt, während das Medium II, wie später im einzelnen erläutert wird, durch den Ringraum 6 und den zylindrischen Raum 8 im Gegenstrom zu dem Medium I geleitet wird. Die Medien I und II sind in den Fig. 3 und 4 durch entgegengesetzt gerichtete Strichelungen gekennzeichnet.

Der Rohrkörper 14 ist mit ihn diagonal durchgreifenden rohrförmigen Abstandshaltern 9, 10 versehen, deren Durchmesser geringer ist als der Durchmesser des Rohres 4 des Rohrkörpers 14. Die Abstandshalter 9, 10 sind im Abstand über die Länge des rohr­ förmigen Körpers 14 angeordnet, wobei die Abstands­ halter 9 senkrecht zu den jeweils benachbarten Abstandshaltern 10 gerichtet sind. Die diagonal zum Rohrkörper 14 angeordneten Abstandshalter 9, 10 durchgreifen dichtend die Wandungen der Einzel­ rohre 1 bis 4 und sind an ihren beiderseitigen Stirnenden geschlossen. Wie die Fig. 3 zeigt, sind die Abstandshalter 9 im Bereich des ringförmigen Raumes 6 und des zylindrischen Raumes 8 in ihrer Wandung mit Durchbrechungen 13 versehen, so daß das in dem Ringraum 6 und in dem zylindrischen Raum 8 fließende Medium II über den Abstandshalter 9 miteinander zum Zwecke des Ausgleichs in Verbindung stehen.

Wie die Fig. 4 zeigt, sind die senkrecht zum Abstands­ halter 9 liegenden Abstandshalter 10 im Bereich der Ringräume 5 und 7 in ihren Wandungen mit Durchbrechungen 12 versehen, so daß das in diesen Ringräumen strömende Medium I über den Abstands­ halter 10 miteinander in Verbindung steht. Eine unmittelbare Vermischung der Medien I und II kann über die Abstandshalter 9 und 10 nicht erfolgen, so daß der Wärmeaustausch zwischen den Medien I und II durch die Wandungen der Einzelrohre 2, 3, 4 als Kontaktflächen erfolgt, während die Wandung des äußeren Rohres 1 zweckmäßigerweise mit einer Isolierschicht umkleidet ist, um beim Wärmeaustausch Verluste zu vermeiden.

Um das Medium II durch den Rohrkörper 14, und zwar durch den Ringraum 6 und den zylindrischen Raum 8 führen zu können, sind an seinen beiden Enden weitere Abstandshalter 11 angeordnet, die den Rohrkörper 14 diagonal durchdringen und im Bereich des Ringraumes 6 und des Zylinderraumes 8 in ihren Wandungen mit Durchbrechungen 13 versehen sind. Diese Abstandshalter 11 sind beiderseitig offen und werden übergriffen durch jeweils ein dichtend auf der Außenwand des Rohres 1 angeordnetes ringförmiges Gehäuse 17, wobei das eine Gehäuse 17 einen Zuflußstutzen 15 und das andere Gehäuse 17 einen Abflußstutzen 16 für das Medium II besitzt. Der Ringraum 6 und der Zylinderraum 8 sind an ihren beiderseitigen Enden geschlossen, so daß das durch den Stutzen 15 zugeführte Medium II durch das ringförmige Gehäuse 17 und die Durchbrechungen 13 in den Ringraum 6 und den zylindrischen Raum 8 eintritt und über den anderen Abstandshalter 11 und das andere ringförmige Gehäuse 17 wieder austritt.

Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Wärme­ tauschers ist folgende.

Die erwärmte Abluft einer Klimaanlage strömt von links nach rechts entsprechend Fig. 1 durch die Rohrleitung 18 und durchströmt hierbei die beiderseitig offenen Ringräume 5 und 7 des Rohr­ körpers 14, wobei die Abstandshalter 9 unter Ver­ wirbelung umströmt werden, während die mit den Durchbrechungen 12 versehenen Abstandshalter 9 durchströmt werden zum Zwecke des Ausgleichs der Ringräume 5 und 7. Die kalte Zuluft wird als Medium II durch den Stutzen 15, über das eine ringförmige Gehäuse 17, den Abstandshalter 11 und durch die in ihm angeordneten Durch­ brechungen 13 in den Ringraum 6 und den zylin­ drischen Raum 8 geführt und tritt an der anderen Seite des Rohrkörpers 14 über die Durchbrechungen 13 des anderen Abstandshalters 11 und über das zweite ringförmige Gehäuse 17 aus dem Stutzen 16 aus. Das Medium II umströmt hierbei die der Verwirbelung dienenden Abstands­ halter 10 und durchströmt die Durchbrechungen 13 der Abstandshalter 9 zum Zwecke des Aus­ gleichs des Ringraumes 6 mit dem Zylinderraum 8. Die Medien I und II werden hierbei, wie Fig. 1 zeigt, im Gegenstrom geführt, wodurch ein optimaler Wärmeaustausch gewährleistet ist. Der Wärme­ austausch erfolgt unmittelbar über die Wandungen der Rohre 2, 3, 4, also über die die Medien I und II führenden Leitungen.

Claims (4)

1. Wärmetauscher für Lüftungs- und Klimaanlagen zur Rückgewinnung der Wärme aus einem Medium für ein anderes Medium, mit einem rohrförmigen Körper aus wenigstens vier konzentrisch ange­ ordneten, im Abstand zueinander gehaltenen Einzelrohren, die von den dem Wärmetausch dienenden Medien im Gegenstrom durchflossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß an den beiden Enden des Rohrkörpers (14) jeweils ein an beiden Stirnseiten offener rohrförmiger, senkrecht zur Wärmetauscherachse verlaufender und mit seiner Achse durch diese hindurchgehender Abstandshalter (11) angeordnet ist, dessen Durchmesser kleiner ist als der des kleinsten der konzentrischen Einzelrohre (4), daß beide Abstandshalter (11) mit im Bereich des einen Mediums (II) liegenden Durchbrechungen (13) versehen sind, daß jedem Abstandshalter (11) ein den Rohrkörper (14) dichtend umgreifendes, der Zufuhr und der Abfuhr des Mediums (II) zu dem Rohrkörper (14) dienendes ringförmiges Gehäuse (17) zugeordnet ist, und daß der Ringraum (6) und der Zylinderraum (8) des Rohrkörpers (14), die der Führung des Mediums (II) dienen, an beiden Stirnseiten geschlossen sind.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Rohrkörper (14) diagonal von als Abstandshalter (9, 10) dienenden, im Abstand in Längsrichtung des Rohrkörpers (14) verteilten Rohren dichtend durchgriffen ist.

3. Wärmetauscher nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß je zwei benachbart zueinander liegende Abstandshalter (9, 10) des Rohr­ körpers (14) quer, vorzugsweise rechtwinklig zueinander angeordnet sind.

4. Wärmetauscher nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung des einen Abstandshalters (9) im Bereich des einen Mediums (II) und die Wandung des benachbarten Abstandshalters (10) im Bereich des anderen Mediums (I) mit Durchbrechungen (13 bzw. 12) versehen ist, und daß die Abstandshalter (9, 10) an beiden Stirnseiten geschlossen sind.