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Wärmeaustauschvorrichtung. Als Wärmeaustauschvorrichtungen sind doppelwandige
Behälter im Gebrauch, bei denen das eine der beiden in Wärmeaustausch stehenden
Mittel sieh im Innern des Behälters befindet, während das andere innerhalb der doppelten
Wandung angeordnet ist. Es sind auch Anordnungen bekannt, bei denen Kanäle zwischen
den Doppelwandungen gebildet sind. Diese Kanäle werden vielfach so angeordnet, daß
ein zusammenhängendes Kanalsystem entsteht, durch das dauernd das betreffende wärmeaufnehmende
oder -abgebende Mittel strömt, wobei seine Temperatur von der Eintritt- bis zur
Austrittstelle stetig zu- bzw. abnimmt. DerartigeWärmeaustauschvorrichtungen werden
in der Regel als zylindrische Behälter ausgeführt, die entweder ein inneres Futter
oder einen äußeren Mantel erhalten. Der Kanal zur Aufnahme des Mittels wird dabei
meist als einfacher Schraubengang in eine der beiden Wandungen eingeschnitten und
an beiden Enden zur Zu- und Ableitung des Mittels angebohrt. Es ist jedoch auch
denkbar, den Wärmeaustauscher mit ebenen Wandungen auszubilden, wobei die Doppelwand
in ähnlicher Weise wie bei dem zylindrischen Behälter oder aber dadurch gebildet
werden kann, daß einzelne Platten außen oder innen durch Schrauben o. dgl. an den
Behälterwänden befestigt werden; die Kanäle können in diesem Falle zickzackförmig
oder in ähnlicher Weise entweder in diese Platten oder in die eigentliche Behälterwand
eingeschnitten sein.
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Bei dieser bekannten Ausführungsform werden die beiden Wandungen entsprechend
der Temperaturzu- oder -abnahme des zwischen ihnen durch die Kanäle hindurchströmenden
Mittels auch ihrerseits eine ungleichmäßige Temperatur über ihre ganze Ausdehnung
annehmen,
derart, daß sie z. B. bei einem zwischen ihnen strömenden
Kühlmittel an der Eintrittstelle desselben kälter sind als an der Austrittstelle.
Hierdurch werden gefährliche Wärmespannungen innerhalb der Wandungen sowie Formänderungen
hervorgerufen, die unter Umständen ein Loslösen der inneren Wand von der äußeren
zur Folge haben, so daß der Kanal mit dem Gefäßinhalt oder mit der Außenluft in
Verbindung gebracht wird und das Mittel dann nach innen oder außen aus dem Kanal
austritt.
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Demgegenüber ermöglicht es die vorliegende Erfindung, durch geeignete
Führung der Kanäle eine annähernd gleichmäßige Temperatur der Wandung in ihrer ganzen
Ausdehnung zu erzielen. Dies wird dadurch erreicht, daß zwei Kanäle in der Doppelwand
angeordnet werden, die auf ihrer ganzen Länge stets in möglichst gleichem Abstande
nebeneinander herlaufen und nur an einem Ende miteinander in Verbindung stehen,
während an den beiden anderen Enden das Mittel zu- bzw. abgeführt wird, so daß also
der eine Kanal zur Hinleitung, der andere zur Rückleitung dient. Es können natürlich
auch zwei oder mehr derartige, aus je zwei Kanälen bestehende Kreisläufe vorgesehen
werden.
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Die Zeichnung stellt Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
dar.
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Abb. z zeigt einen Längsschnitt durch ein zylindrisches Gefäß, Abb.
2 eine Abwicklung der Gefäßwand, die für beliebige Gefäßformen angewendet werden
kann. Bei dem zylindrischen- Gefäß b (Abb. z) mit dem Futter a ist der Kanal als
zweigängige Schraubenlinie ausgebildet,3,deren beide Gewindegänge c, d an beiden
Enden durch je eine ringsum laufende Rille g untereinander verbunden sind. Der Gang
c dient der Hinleitung, der Gang d der Rückleitung des Kühl- oder Heizmittels. Ein-
und Austritt erfolgt durch die Anbohrungen e und f, so daß also zwei
voneinander vollkommen getrennte Kreisläufe gebildet werden. Das -Mittel gabelt
sich beim Eintritt c in zwei -Hälften, von denen die eine die Kanäle im oberen Teil
der Ausführung nach Abb. z, die andere die im unteren Teil befindlichen Kanäle durchströmt.
Das Mittel gelangt dabei durch die Kanäle c zunächst beiderseits bis zur Rinne g
und tritt von dieser in den Rückleitungskanal d, der es von beiden Seiten der gemeinsamen
Austrittsöffnung f zuleitet. Hierbei ist Bedingung, daß die Längen der beiden Kreisläufe
derart bemessen werden, daß das Mittel von beiden Seiten mit gleicher Temperatur
bei f ankommt. Ist z. B. die Größe der Wärmeübertragung von dem Mittel an die Wand,
oder umgekehrt, an jeder Stelle der Wandung dieselbe, dann mässen beide Kreisläufe
gleiche Länge haben. Bei anderen Gefäßformen, besonders solchen mit ebenen Wandungen,
können die Kanäle in der Art nach Abb. 2 oder auf irgendeine andere Weise ausgeführt
' werden, z. B. spiralförmig, wobei jedoch immer die oben angegebenen Bedingungen
erfüllt sein müssen.
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Derartige Doppelkanäle bieten den Vorteil, daß der Mittelwert aus
Zu- und Abflußtemperatur über die ganze Länge der beiden nebeneinander herlaufenden
Kanäle annähernd konstant ist und infolgedessen auch die erstrebte gleichmäßige
Temperatur der Wandungen erreicht wird.
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Die beschriebenen Anordnungen geben auch die Möglichkeit, Ein- und
Austrittsöffnungen e und f für das durch den Kanal strömende Mittel an beliebige
Stellen der Behälterwand dicht nebeneinander zu verlegen. In gewissen Fällen, z.
B. bei Anwendung der Erfindung auf die Kühlung der Zylinder von Verbrennungskraftmaschinen,
erscheint diese Möglichkeit besonders vorteilhaft, da man so Ein- und Austritt des
Kühlmittels dicht zusammenlegen kann, während man bisher gezwungen ist, Ein- und
Austritt an den beiden Enden des Zylinders bzw. des Kühlmantels anzuordnen.
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Die letztgenannte Möglichkeit, d. h. die Nebeneinanderanordnung von
Ein- und Austritt, kann zuweilen sogar von größerer Wichtigkeit sein als die gleichmäßige
Wandungstemperatur. Es kann mitunter erwünscht sein, die Wandungstemperatur an bestimmten
Stellen höher zu halten; -z: B. bei-Anwendung --des --Gegenstromprinzips. In solchen
Fällen würde unter Umständen eine Hintereinanderschaltung zweier oder mehrerer der
beschriebenen Kreisläufe mit Doppelkanälen in Betracht kommen, so daß die Mitteltemperatur
nur innerhalb der einzelnen Kreisläufe konstant ist.