DE69316603T2

DE69316603T2 - Annular safety heat exchanger for incompatible fluids

Info

Publication number: DE69316603T2
Application number: DE69316603T
Authority: DE
Inventors: Pierre Carpentier
Original assignee: SOC ET ET DE CONST AERO NAVALE
Current assignee: SOC ET ET DE CONST AERO NAVALE
Priority date: 1993-07-06
Filing date: 1993-09-07
Publication date: 1998-04-30
Anticipated expiration: 2013-09-08
Also published as: CA2119408A1; FR2707380A1; DE69316603D1; DK0633442T3; EP0633442B1; ES2114017T3; ATE162615T1; FR2707380B1; EP0633442A1

Abstract

Annular safety heat exchanger for incompatible fluids, characterised in that it comprises a hollow body (1) closed at one end by a wall (3, 3a), the said body containing a leaktight bottle (12, 13, 37) to which it is rigidly fixed in a leaktight manner, at least one wall (12, 37) of the bottle being fitted, on each of its sides, with dissipators (16, 17, 16a, 17a) and the said bottle forming a separating wall between a first fluid and a second fluid which respectively circulate on either side of the said walls of the bottle between an inlet channel (7) and an outlet channel (8) of the hollow body, in the case of one, and between an inlet conduit (25) and an outlet conduit (28, 49), in the case of the other. <IMAGE>

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Wärmetauscher für Fluide, die als inkompatibel bezeichnet werden. Darunter sind Fluide zu verstehen, die in der Lage sind, bei gegenseitigem Kontakt auf gefährliche Weise zu reagieren, beispielsweise durch Entzündung&sub1; oder auch Fluide, die in der Lage sind, bei Vermischung unter bestimmten Bedingungen toxische Verbindungen oder Verbindungen mit anderen nachteiligen Eigenschaften zu bilden.The present invention relates to heat exchangers for fluids that are referred to as incompatible. This refers to fluids that are capable of reacting in a dangerous manner when they come into contact with one another, for example by igniting, or fluids that are capable of forming toxic compounds or compounds with other detrimental properties when mixed under certain conditions.

Um einen wirksamen Wärmeaustausch zu gewährleisten, wurden Wärmetauscher vorgeschlagen, enthaltend einen Behälter, dessen eine Seite offen ist und an den ein Kollektor angeflanscht ist, an dem wiederum haarnadelförmige Rohre befestigt sind, wobei sich die Rohre in den Behälter hinein erstrecken.In order to ensure effective heat exchange, heat exchangers have been proposed comprising a vessel with one side open and to which a collector is flanged, to which hairpin-shaped tubes are attached, the tubes extending into the vessel.

In dieser bekannten Ausführung zirkuliert ein erstes Fluid in dem Behälter, der Ablenkelemente enthalten kann, während ein zweites Fluid in den Rohren zirkuliert, wobei dieses zweite Fluid jeweils an einem Rohrende über einen Kollektorbehälter zugeführt und am anderen Rohrende über einen zweiten Kollektorbehälter abgeführt wird.In this known embodiment, a first fluid circulates in the container, which may contain deflection elements, while a second fluid circulates in the tubes, wherein this second fluid is supplied at one end of the tube via a collector container and is discharged at the other end of the tube via a second collector container.

Die bekannten Wärmetauscher des oben genannten Typs sind im Hinblick auf das von ihnen gebotene Wärmeaustauschvermögen zufriedenstellend, aber es können Leckagen auftreten, insbesondere in Höhe der Rohransätze, die sich in den Kollektoren befinden, welche den Behälter abschließen, in dem das erste Fluid zirkuliert. Außerdem können Leckagen durch Durchlöcherung von dünnwandigen Rohren auftreten, die im allgemeinen eine Dicke in der Größenordnung von 0,6 bis 0,8 mm aufweisen.Known heat exchangers of the type mentioned above are satisfactory in terms of the heat exchange capacity they offer, but leaks can occur, particularly at the level of the tube bosses located in the collectors which close off the tank in which the first fluid circulates. In addition, leaks can occur due to perforations in thin-walled tubes, which generally have a thickness of the order of 0.6 to 0.8 mm.

Tatsächlich hat die Erfahrung gezeigt, daß einige Fluide Verunreinigungen mit sich führen, vor allem Metallspäne. Dies ist bei Schmiermitteln für Zahnradmechanismen der Fall. Es kommt manchmal vor, daß Späne an einem festen Ort im Kreislauf des Wärmetauschers verbleiben, wobei sie einer Bewegung ausgesetzt sind, welche eine Fräswirkung hervorruft, die zur Durchlöcherung der betreffenden Leitungswand führen kann.In fact, experience has shown that some fluids carry impurities, especially metal chips. This is the case with lubricants for gear mechanisms. It sometimes happens that chips remain in a fixed place in the heat exchanger circuit, subjected to a movement that causes a milling effect that leads to the perforation of the the relevant pipe wall.

Die heutigen Sicherheitsanforderungen, insbesondere in der Luft- und Raumfahrtindustrie, führen dazu, daß einige Vorrichtungen, wie Wärmetauscher, mehrere hunderttausend Stunden lang funktionieren müssen, ohne daß durch ihre Schuld eine Störung auftritt.Today's safety requirements, especially in the aerospace industry, mean that some devices, such as heat exchangers, must function for several hundred thousand hours without any failure occurring through their fault.

Auf diese Weise hat sich gezeigt, daß das oben dargelegte Problem bezüglich der Betriebssicherheit bei gleichzeitig sehr hohem Wirkungsgrad hinsichtlich des Wärmeaustauschs dazu geführt hat, daß Wärmetauscher mit Rohrbündeln nicht mehr verwendet werden.In this way, it has been shown that the problem outlined above regarding operational safety combined with very high efficiency in terms of heat exchange has led to the fact that heat exchangers with tube bundles are no longer used.

Mit der Erfindung wird ein neuer Wärmetauscher geschaffen, der die oben genannten Nachteile berücksichtigt und dessen Ausführung bewirkt, daß jegliches Zusammentreffen der verschiedenen Fluide wirksam verhindert wird, wobei jegliche Leckage nur zur Außenseite des Wärmetauschers hin erfolgen kann, selbst wenn einige der in ihm enthaltenen Leitungswände einem möglichen Abrieb unterliegen.The invention provides a new heat exchanger which takes into account the above-mentioned disadvantages and whose design ensures that any contact between the various fluids is effectively prevented, any leakage being able to occur only towards the outside of the heat exchanger, even if some of the pipe walls contained therein are subject to possible abrasion.

Es ist bereits zu diesem Thema durch die Patentschrift US-A-3 120 868 ein ringförmiger Sicherheitswärmetauscher für inkompatible Fluide bekannt, der aus einem Hohlkörper besteht, welcher an einem Ende durch einen Boden abgeschlossen ist, wobei der genannte Körper eine dicht abschließende Flasche enthält, an der er fest und dicht abschließend befestigt ist, und die Wände der Flasche seitlich mit Wärmeübergangselementen versehen sind, so daß die genannte Flasche eine Trennwand zwischen einem ersten und einem zweiten Fluid bildet, wobei das erste Fluid auf der einen und das zweite Fluid auf der anderen Seite ihrer Wände zwischen einem Eintrittskanal und einem Austrittskanal des Körpers für das eine Fluid und zwischen einer Eintrittsleitung und einer Austrittsleitung für das andere Fluid zirkulieren, wobei die genannten Wärmeübergangselemente den Wärmeübergang zwischen den Fluiden durch die Dicke der Flasche hindurch sicherstellen, an der sie befestigt sind.An annular safety heat exchanger for incompatible fluids is already known on this subject from patent US-A-3 120 868, which consists of a hollow body closed at one end by a base, said body containing a tight-fitting bottle to which it is firmly and tightly attached, and the walls of the bottle are provided with heat transfer elements on the sides, so that said bottle forms a partition between a first and a second fluid, the first fluid circulating on one side and the second fluid on the other side of their walls between an inlet channel and an outlet channel of the body for one fluid and between an inlet line and an outlet line for the other fluid, said heat transfer elements ensuring the heat transfer between the fluids through the thickness of the bottle to which they are attached.

Erfindungsgemäß weist die dicht abschließende Flasche einen Hülkörper auf, dessen eines Ende durch einen Boden abgeschlossen ist und dessen anderes Ende einen Flansch aufweist, der dicht abschließend an einer Stützfläche anliegt, die an dem Ende des Hohlkörpers vorgesehen ist, das nicht durch den Boden abgeschlossen ist, wobei der Hüllkörper der Flasche aus zwei rohrförmigen Teilen besteht, zwischen denen ein ringförmiger Freiraum ausgespart ist, der mit einem im Flansch vorgesehenen Ausleitungskanal ins Freie verbunden ist.According to the invention, the tightly closing bottle has a casing body, one end of which is closed by a bottom and the other End has a flange which rests tightly against a support surface provided at the end of the hollow body which is not closed off by the base, the envelope body of the bottle consisting of two tubular parts between which an annular free space is cut out which is connected to a discharge channel to the outside provided in the flange.

Verschiedene andere Merkmale der Erfindung gehen im übrigen aus der folgenden detaillierten Beschreibung hervor.Various other features of the invention will become apparent from the following detailed description.

Die Ausführungsformen des Gegenstands der Erfindung werden als nicht einschränkende Beispiele in den beigefügten Zeichnungen dargestellt.The embodiments of the subject matter of the invention are illustrated as non-limiting examples in the accompanying drawings.

Es zeigen:Show it:

- Fig. 1 eine Schnittansicht einer Ausführungsform des Wärmetauschers der Gegenstand der Erfindung ist,- Fig. 1 is a sectional view of an embodiment of the heat exchanger which is the subject of the invention,

- Fig. 2 eine teilweise Schnittansicht einer vorteilhaften Ausführungsform eines der in Fig. 1 gezeigten Elemente,- Fig. 2 is a partial sectional view of an advantageous embodiment of one of the elements shown in Fig. 1,

- Fig. 3 einen Halbschnitt in vergrößertem Maßstab, gesehen im wesentlichen entlang der Schnittlinie III-III von Fig. 2,- Fig. 3 is a half-section on an enlarged scale, seen essentially along the section line III-III of Fig. 2,

- Fig. 4 einen Halbschnitt analog zu Fig. 3 mit einer Variante,- Fig. 4 a half section analogous to Fig. 3 with a variant,

- Fig. 5 eine Schnittansicht analog zu Fig. 1 mit einer Weiterbildung der Erfindung,- Fig. 5 is a sectional view analogous to Fig. 1 with a further development of the invention,

- Fig. 6 eine Ansicht, gesehen entlang der Schnittlinie VI-VI von Fig. 5,- Fig. 6 is a view taken along section line VI-VI of Fig. 5,

- Fig. 7 eine teilweise Schnittansicht des Wärmetauschers nach Fig. 5 in einer Ausführung, die eine Weiterbildung der Erfindung darstellt,- Fig. 7 is a partial sectional view of the heat exchanger according to Fig. 5 in an embodiment which represents a further development of the invention,

- Fig. 8 eine Schnittansicht, gesehen entlang der Schnittlinie VIII-VIII von Fig. 7,- Fig. 8 is a sectional view taken along section line VIII-VIII of Fig. 7,

- Fig. 9 eine teilweise Schnittansicht, die die Weiterbildung von Fig. 5 in einer Ausführung analog zu der von Fig. 1 darstellt,- Fig. 9 is a partial sectional view showing the development of Fig. 5 in an embodiment analogous to that of Fig. 1,

- Fig. 10 eine teilweise Schnittansicht analog zu Fig. 9, die eine zusätzliche Weiterbildung der Erfindung darstellt,- Fig. 10 is a partial sectional view analogous to Fig. 9, which represents an additional development of the invention,

- Fig. 11 eine teilweise Schnittansicht analog zu Fig. 9, die eine vereinfachte Ausführungsform darstellt, und- Fig. 11 is a partial sectional view analogous to Fig. 9, showing a simplified embodiment, and

- Fig. 12 einen Querschnitt, gesehen entlang der Linie XII-XII von Fig. 5, der eine besondere Querschnittsform des Wärmetauschers von Fig. 1 bis 11 darstellt.- Fig. 12 is a cross-section, seen along the line XII-XII of Fig. 5, showing a particular cross-sectional shape of the heat exchanger of Figs. 1 to 11.

Der in der Zeichnung gezeigte Wärmetauscher weist einen Körper oder Mantel 1 auf, der durch Gießen eines Metalls hergestellt wird, beispielsweise aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung, aus Inconel oder auch durch spanende Bearbeitung, entweder aus einer Leichtmetall-Legierung oder aus Edelstahl, aus Titan oder einem anderen für die beabsichtigte Verwendung geeigneten Metall.The heat exchanger shown in the drawing has a body or shell 1 which is made by casting a metal, for example aluminum or an aluminum alloy, Inconel or by machining, either a light metal alloy or stainless steel, titanium or another metal suitable for the intended use.

Der Körper 1 begrenzt einen Mantel 2 von allgemein zylindrischer Form, der an einem Ende von einem Boden 3 abgeschlossen wird, der zusammen mit dem Mantel 2 aus einem Stück hergestellt ist.The body 1 delimits a casing 2 of generally cylindrical shape, closed at one end by a base 3 made in one piece with the casing 2.

Der Körper 1 begrenzt in seinem Inneren eine zylindrische Wand 4, die an ihren Enden Verteilungs- und Kollektoraussparungen 5 und 6 aufweist. Die Aussparung 6 ist ringförmig, während sich die Aussparung 5 auch nur auf einem Bruchteil des Umfangs der zylindrischen Wand 4 erstrecken kann.The body 1 defines in its interior a cylindrical wall 4, which has at its ends distribution and collector recesses 5 and 6. The recess 6 is annular, while the recess 5 can also extend over only a fraction of the circumference of the cylindrical wall 4.

Die Aussparungen 5 und 6 sind mit einem Eintrittskanal 7 bzw. einem Austrittskanal 8 verbunden, welche dazu bestimmt sind, an zu einem Zuführungsund Ableitungssystem führende Anschlüsse angeschlossen zu werden, welche hier nicht dargestellt sind.The recesses 5 and 6 are connected to an inlet channel 7 and an outlet channel 8, respectively, which are intended to be connected to connections leading to a supply and discharge system, which are not shown here.

In der dargestellten Ausführung ist der Körper 1 mit einem Befestigungsflansch 9 versehen, der dazu bestimmt ist, auf eine Halterung beliebiger Art montiert zu werden, die hier nicht dargestellt ist.In the embodiment shown, the body 1 is provided with a mounting flange 9, which is intended to be mounted on a support of any type. which is not shown here.

Der Körper 1 könnte, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, Bestandteil eines Motorgehäuses oder einer anderen derartigen Vorrichtung sein.The body 1 could, without departing from the scope of the invention, be part of a motor housing or other such device.

Das Ende des dem Boden 3 gegenüberliegenden Körpers 1 begrenzt eine Stützfläche 10 für einen Flansch 11, der an einem Ende eines durch einen Boden 13 abgeschlossenen Hüllkörpers 12 gebildet wird, wobei eine dicht abschließende Flasche gebildet wird. Der Hülörper 12, der Flansch 11 und der Boden 13 bilden ein einziges Teil, vorzugsweise aus einer Leichtmetall-Legierung, das durch ein Verfahren zur spanenden Bearbeitung hergestellt wird, welches sicherstellt, daß die Wand des Hüllkörpers relativ dick ist und immer dicker als die durch Berechnung ermittelte Dicke, die zum Widerstand gegen mechanische Beanspruchungen erforderlich ist und in einer Größenordnung von mindestens 2 bis 3 mm liegt.The end of the body 1 opposite the base 3 defines a support surface 10 for a flange 11 formed at one end of an envelope 12 closed by a base 13, forming a sealed bottle. The envelope 12, the flange 11 and the base 13 form a single part, preferably made of a light metal alloy, manufactured by a machining process which ensures that the wall of the envelope is relatively thick and always thicker than the thickness calculated to be necessary to resist mechanical stresses, which is of the order of at least 2 to 3 mm.

Das Bearbeitungsverfahren zur Herstellung des Hüllkörpers 12, des Bodens 13 und des Flansches 11 wird unter denjenigen ausgewählt, bei denen kein Riß in der Trennwand zwischen den Fluiden entstehen kann, die durch diese Anordnung in Form der oben genannten Flasche gebildet wird.The machining process for producing the casing 12, the base 13 and the flange 11 is selected from those which cannot cause a crack in the partition between the fluids formed by this arrangement in the form of the above-mentioned bottle.

Die spanende Bearbeitung eines massiven Teils stellt eine geeignete Ausführungsart dar, ebenso eine Ausführung durch Walzen des Hüllkörpers und Anschweißen des Bodens. Ein Drück- oder Schmiedeverfahren kann gleichfalls verwendet werden.Machining a solid part is a suitable method, as is rolling the shell and welding the base. A spinning or forging process can also be used.

Eine Dichtung 14, beispielsweise in O-Ring-Form, wird zwischen dem Flansch 11 und der Stützfläche 10 des Körpers 1 eingefügt.A seal 14, for example in O-ring form, is inserted between the flange 11 and the support surface 10 of the body 1.

Wie die Zeichnung zeigt, werden die jeweiligen Abmessungen des Hüllkörpers 12 und des Körpers 1 so gewählt, daß zwischen der Innenwand von Boden 3 und der Außenwand von Boden 13 sowie zwischen der Außenwand des Hüllkörpers 12 und der Innenwand des Mantels 2 von Körper 1 ein Zwischenraum 15 verbleibt.As the drawing shows, the respective dimensions of the casing body 12 and of the body 1 are selected such that a gap 15 remains between the inner wall of the base 3 and the outer wall of the base 13 as well as between the outer wall of the casing body 12 and the inner wall of the jacket 2 of the body 1.

Wärmeübergangselemente 16, beispielsweise aus einem wellenförmigen Band, aus Rippen, Spitzkeilen oder anderen derartigen Elementen gebildet, stehen von der Innenwand des Hüllkörpers ab, gleichfalls stehen Wärmeübergangselemente 17 von der Außenwand des genannten Hüllkörpers 12 ab und erstrecken sich über dessen gesamte Nutzlänge.Heat transfer elements 16, for example made of a corrugated band, formed from ribs, pointed wedges or other similar elements, protrude from the inner wall of the enveloping body, likewise heat transfer elements 17 protrude from the outer wall of said enveloping body 12 and extend over its entire usable length.

Wenn die Wärmeübergangselemente 16 und 17 aus wellenförmigen Bändern gebildet werden, die in der Technik der Wärmetauscher hinlänglich bekannt sind, sind diese mit dem Hüllkörper 12 beispielsweise durch Löten verbunden. Wenn sie aus Rippen oder Fingern bestehen, werden sie durch spanende Bearbeitung, beispielsweise durch Fräsen in einem Bearbeitungszentrum hergestellt, mittels dessen die zum Teil durch den Hüllkörper 12 und den Boden 13 gebildete Trennwand zwischen den Fluiden gefertigt wird. Man würde den Rahmen der Erfindung nicht verlassen, wenn der Hüllkörper 12 und die Wärmeübergangselemente durch Gießen, Schmieden, Strangpressen oder ein anderes Verfahren hergestellt werden.If the heat transfer elements 16 and 17 are formed from wave-shaped strips, which are well known in the art of heat exchangers, they are connected to the casing 12, for example by soldering. If they consist of ribs or fingers, they are manufactured by machining, for example by milling in a machining center, by means of which the partition between the fluids, formed in part by the casing 12 and the base 13, is manufactured. It would not be outside the scope of the invention if the casing 12 and the heat transfer elements were manufactured by casting, forging, extrusion or another method.

Die Wärmeübergangselemente 17 sind von einem Mantel 18 umgeben, der aus Metall oder eventuell aus Kunststoff bestehen kann und der sich über die gesamte Nutzlänge der genannten Wärmeübergangselemente 17 erstreckt, wobei ein ringförmiger Freiraum zwischen der Innenwand des Flansches 11 einerseits und der Innenwand des Bodens 3 von Körper 1 andererseits freibleibtThe heat transfer elements 17 are surrounded by a jacket 18, which can be made of metal or possibly of plastic and which extends over the entire useful length of the said heat transfer elements 17, whereby an annular free space remains between the inner wall of the flange 11 on the one hand and the inner wall of the base 3 of body 1 on the other hand.

Eine Dichtung 19 wird vorzugsweise zwischen dem Mantel 18 und der zylindrischen Wand 4 des Mantels 2 eingefügt, wobei diese Dichtung nur eine relative Dichtigkeit gewährleisten kann.A seal 19 is preferably inserted between the casing 18 and the cylindrical wall 4 of the casing 2, whereby this seal can only ensure a relative tightness.

In gleicher Weise wie oben bezüglich der Wärmeübergangselemente 17 beschrieben, ist im Inneren der Wärmeübergangselemente 16 ein zweiter Mantel 20 angeordnet. Der zweite Mantel 20 erstreckt sich über die gesamte Nutzänge der Wärmeübergangselemente 16 und ruht in einem Abstich 21 eines Verteierdeckeis 22, der an der Außenwand des zuvor bereits beschriebenen Flansches 11 anliegtIn the same way as described above with regard to the heat transfer elements 17, a second jacket 20 is arranged inside the heat transfer elements 16. The second jacket 20 extends over the entire usable length of the heat transfer elements 16 and rests in a tap 21 of a distribution cover 22, which rests against the outer wall of the previously described flange 11.

Zwischen dem Verteierdeckel 22 und dem Flansch 11 ist eine Dichtung 23 eingefügt, und Befestigungs- und Klemmittel 24, beispielsweise Schrauben oder Bolzen, stellen die Befestigung des Verteilerdeckeis 22 am Flansch 11 und die Befestigung dieses Flansches am Körper 1 sicher.A seal 23 is inserted between the distributor cover 22 and the flange 11, and fastening and clamping means 24, for example screws or Bolts ensure the fastening of the distributor cover 22 to the flange 11 and the fastening of this flange to the body 1.

Der Verteilerdeckel 22 begrenzt eine Eintrittsleitung 25, vorzugsweise koaxial zum Hüllkörper 12 und einen Ringkollektor 26, der mit dem ringförmigen Freiraum 27 verbunden ist, welcher vom zweiten Mantel 20 und der Innenwand des Hüilkörpers 12 begrenzt wird.The distributor cover 22 defines an inlet line 25, preferably coaxial with the enveloping body 12, and a ring collector 26, which is connected to the annular free space 27, which is defined by the second casing 20 and the inner wall of the enveloping body 12.

Der Kollektor 26 führt zu einer Austrittsleitung 28.The collector 26 leads to an outlet line 28.

Der oben beschriebene Wärmetauscher ist im wesentlichen dazu gedacht, en Wärmeaustausch zwischen inkompatiblen Fluiden zu ermöglichen, das heißt zwischen Fluiden, die unter gar keinen Umständen miteinander in Kontakt gebracht werden dürfen, wie dies bei einem Treibstoff, wie beispielsweise Kerosin, und dem Schmieröl für Teile eines Triebwerks oder Getriebes der Fall sein kann, wenn diese beiden Fluide sehr unterschiedliche Temperaturen aufweisen und beispielsweise das Öl durch den dem Triebwerk zugeführten Treibstoff gekühlt werden muß.The heat exchanger described above is essentially intended to enable heat exchange between incompatible fluids, that is to say between fluids which must not be brought into contact with one another under any circumstances, as may be the case with a fuel such as kerosene and the lubricating oil for parts of an engine or transmission, when these two fluids have very different temperatures and, for example, the oil must be cooled by the fuel supplied to the engine.

Das erste Fluid, beispielsweise der Treibstoff, wird dem Wärmetauscher über die Eintrittsleitung 25 in Richtung des Pfeils F&sub1; zugeführt; es wird dann in den Freiraum 27 geleitet, der vom zweiten Mantel 20 und der Außenwand des Hüllkörpers 12 begrenzt wird und die Wärmeübergangselemente 16 enthält.The first fluid, for example the fuel, is fed to the heat exchanger via the inlet line 25 in the direction of the arrow F1; it is then guided into the free space 27 which is delimited by the second jacket 20 and the outer wall of the casing body 12 and contains the heat transfer elements 16.

Dieses erste Fluid wird dann dem Ringkollektor 26 und anschließend der Austrittsleitung 28 zugeführt.This first fluid is then fed to the ring collector 26 and then to the outlet line 28.

Das zweite Fluid, beispielsweise ein Schmierstoff, wird in Richtung von Pfeil F&sub2; dem Eintrittskanal 7 zugeführt, der es zur ringförmigen Aussparung 6 leitet, die einen Verteiler bildet, welcher dieses Fluid verteilt und es in das Innere des Mantels 18 leitet, wobei es somit an der Außenseite des Hüllkörpers 12 an den Wärmeübergangselementen entlangfließt, die dieser Hüllkörper trägt.The second fluid, for example a lubricant, is fed in the direction of arrow F2 to the inlet channel 7 which directs it to the annular recess 6 which forms a distributor which distributes this fluid and directs it into the interior of the jacket 18, thus flowing on the outside of the casing 12 along the heat transfer elements which this casing carries.

Der Freiraum 15, der den Boden 13 des Hüllkörpers 12 vom Boden 3 des Körpers 1 trennt, bildet den Kollektor für das zweite Fluid, das somit zur Aussparung 5 und dann in den Austrittskanal 8 geleitet wird.The free space 15, which separates the bottom 13 of the casing body 12 from the bottom 3 of the body 1, forms the collector for the second fluid, which thus flows to the recess 5 and then fed into the outlet channel 8.

Die vorstehende Beschreibung zeigt, daß zwischen den Kreisläufen für das erste und für das zweite Fluid keinerlei Verbindung bestehen kann. Eine Leckage könnte nur zwischen dem Flansch 11 und der Stützfläche 10 des Körpers 1 auftreten, wenn die Dichtung 14 defekt wäre, aber in diesem Fall würde das zweite Fluid nach außen abgeführt, ohne mit einem Teil des Kreislaufs für das erste Fluid in Verbindung kommen zu können.The above description shows that there can be no communication between the circuits for the first and second fluid. A leak could only occur between the flange 11 and the support surface 10 of the body 1 if the seal 14 were defective, but in this case the second fluid would be discharged to the outside without being able to communicate with any part of the circuit for the first fluid.

Auf gleiche Weise könnte eine Leckage im Kreislauf des ersten Fluids nur zwischen der Außenseite des Flansches 11 und der Dichtung 23 des Verteilerdeckeis 22 auftreten. In diesem Fall würde die Leckage, die durch einen Defekt der Dichtung 23 verursacht wäre, das erste Fluid nur nach außen leiten, ohne daß dieses erste Fluid auf irgendeine Weise in den Kreislauf des zweiten Fluids gelangen könnte.In the same way, a leak in the circuit of the first fluid could only occur between the outside of the flange 11 and the seal 23 of the distributor cover 22. In this case, the leak caused by a defect in the seal 23 would only lead the first fluid outwards, without this first fluid being able to enter the circuit of the second fluid in any way.

Im beschriebenen Beispiel erfolgt die Zirkulation der beiden Fluide im Gegenstrom. Man würde den Rahmen der Erfindung nicht verlassen, wenn eine andere Art der Zirkulation bei Einsatz von in der Technik üblichen Mitteln verwendet würde. Es ist insbesondere möglich, an den Enden bestimmter Wärmeübergangselemente Zwischenwände anzuordnen, um eine Zickzack-Zirkulation des einen und/oder des anderen Fluids zu erreichen.In the example described, the circulation of the two fluids takes place in countercurrent. It would not be beyond the scope of the invention to use another type of circulation using means customary in the art. It is possible in particular to arrange partitions at the ends of certain heat transfer elements in order to obtain a zigzag circulation of one and/or the other fluid.

Der Mantel 18 kann im Verhältnis zum Mantel 2 und zu den Wärmeübergangselementen 16 frei sein oder fest mit dem Mantel 2 verbunden sein und im Verhältnis zu den Wärmeübergangselementen 16 frei sein, oder der Mantel 18 kann fest mit den Wärmeübergangselementen 16 verbunden sein und im Verhältnis zum Mantel 2 frei sein. Der Mantel 18 kann auch weggelassen werden, wenn die Länge der Verteileraussparungen 6 im Verhältnis zur Länge der Wärmeübergangselemente 16 gering ist; dies ist für die Wärmeübergangselemente 16a in der Ausführungsform gezeigt, die im folgenden unter Bezugnahme auf Fig. 5 beschrieben ist.The jacket 18 can be free in relation to the jacket 2 and the heat transfer elements 16 or it can be firmly connected to the jacket 2 and free in relation to the heat transfer elements 16, or the jacket 18 can be firmly connected to the heat transfer elements 16 and free in relation to the jacket 2. The jacket 18 can also be omitted if the length of the distributor recesses 6 is small in relation to the length of the heat transfer elements 16; this is shown for the heat transfer elements 16a in the embodiment described below with reference to Fig. 5.

Gleichfalls ist der zweite Mantel 20 so vorgesehen, daß er im Verhältnis zu den Wärmeübergangselementen 16 verschoben werden kann, oder wenn er mit diesen fest verbunden ist, daß er im Verhältnis zum Abstich 21 verschoben werden kann; dies ist auch der Fall, um Beanspruchungen zu vermeiden, die durch unterschiedliche Wärmedehnung entstehen können.Likewise, the second jacket 20 is designed so that it can be displaced in relation to the heat transfer elements 16, or when it is in contact with these so firmly connected that it can be displaced in relation to the tap 21; this is also the case in order to avoid stresses which may arise from different thermal expansions.

Wie bereits oben erläutert, weist der Hüllkörper 12 eine dicke Wand auf, beispielsweise in der Größenordnung von 2 bis 3 mm, um das Risiko des Kontakts zwischen dem ersten und dem zweiten Fluid zu verringern oder sogar auszuschließen.As already explained above, the casing body 12 has a thick wall, for example in the order of 2 to 3 mm, in order to reduce or even eliminate the risk of contact between the first and the second fluid.

Damit das Risiko eines unbeabsichtigten Zusammentreffens in noch größerem Maße ausgeschlossen werden kann, zeigen Fig. 2, Fig. 3 und Fig. 4 Mittel, die weitere Ausbildungen der Erfindung darstellen, durch welche dicke und gut wärmeleitfähige Wände erzielt werden können.In order to exclude the risk of an unintentional collision to an even greater extent, Fig. 2, Fig. 3 and Fig. 4 show means that represent further developments of the invention by means of which thick and highly thermally conductive walls can be achieved.

Nach Fig. 2 und Fig. 3 besteht der Hüllkörper 12a der Flasche aus zwei rohrförmigen Teilen 29, 30, zwischen denen ein ringförmiger Freiraum 31 ausgespart bleibt. Die rohrförmigen Teile 29, 30 sind untereinander zumindest über den größten Teil ihrer Länge durch wärmeleitende Teile 32 verbunden, beispielsweise durch gewellte oder auf andere Weise geformte Bänder, welche angelötet oder auf andere Weise an den genannten rohrförmigen Teilen 29, 30 befestigt sind.According to Fig. 2 and Fig. 3, the envelope body 12a of the bottle consists of two tubular parts 29, 30, between which an annular free space 31 is left. The tubular parts 29, 30 are connected to one another at least over the largest part of their length by heat-conducting parts 32, for example by corrugated or otherwise shaped bands which are soldered or otherwise attached to the said tubular parts 29, 30.

Im übrigen sind die rohrförmigen Teile untereinander zumindest an ihren Enden durch angelötete oder angeschweißte Ringe 33, 34 verbunden, so daß eine absolute Dichtigkeit gewährleistet ist.Furthermore, the tubular parts are connected to one another at least at their ends by soldered or welded rings 33, 34, so that absolute tightness is guaranteed.

Verschiedene Mittel der Technik sind hinlänglich bekannt, um ein solches Ergebnis zu erreichen, beispielsweise das Elektronenstrahlschweißen.Various technical means are well known for achieving such a result, for example electron beam welding.

Der ringförmige Freiraum 31 ist vorteilhafterweise mit einem im Flansch 11 vorgesehenen Ausleitungskanal ins Freie 35 verbunden. Auf diese Weise gelangt bei einer Leckage an einem der rohrförmigen Teile 29 oder 30 das erste Fluid F&sub1; oder das zweite Fluid F&sub2; in die ringförmige Kammer 31 und wird über den Ausleitungskanal ins Freie 35 abgeführt, was eine sofortige Entdeckung des Defekts ermöglicht.The annular free space 31 is advantageously connected to a discharge channel to the outside 35 provided in the flange 11. In this way, in the event of a leak in one of the tubular parts 29 or 30, the first fluid F1 or the second fluid F2 enters the annular chamber 31 and is discharged to the outside via the discharge channel 35, which enables the defect to be detected immediately.

Fig. 4 zeigt, daß die wärmeleitenden Teile 32 als Rippen 32a ausgeführt sein können, wobei sie gleichzeitig mit einem der rohrförmigen Teile 29 oder 30 durch Gießen so hergestellt werden können, daß der ringförmige Freiraum 31 in Längskanäle 31a unterteilt wird.Fig. 4 shows that the heat-conducting parts 32 can be designed as ribs 32a, whereby they can be manufactured simultaneously with one of the tubular parts 29 or 30 by casting so that the annular free space 31 is divided into longitudinal channels 31a.

Fig. 5 zeigt eine Weiterbildung der Erfindung, welche die Herstellung von Wärmetauschern für große Durchflußmengen ermöglicht.Fig. 5 shows a further development of the invention, which enables the production of heat exchangers for large flow rates.

In dieser Ausführung weist der Hüllkörper 12, der so ausgeführt ist, wie dies unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben ist, an seinem offenen Ende einen Kranz 36 auf, auf dem eine dickwandige Muffe 37 zentriert ist, das heißt ihre Dicke entspricht der des Hüllkörpers 12.In this embodiment, the casing body 12, which is designed as described with reference to Fig. 1, has a ring 36 at its open end on which a thick-walled sleeve 37 is centered, i.e. its thickness corresponds to that of the casing body 12.

Dichtungsringe 38, die eine absolute Dichtigkeit gewährleisten, werden zwischen dem Kranz 36 und der Muffe 37 eingefügt, deren freies Ende einen Flansch 39 bildet, welcher mit Dichtungsringen 40 versehen ist, welche auf einer Stützfläche 41 am Ende 1a von Körper 1 ruhen. Die Dichtungen 40 gewährleisten ebenfalls eine absolute Dichtigkeit.Sealing rings 38, which ensure absolute tightness, are inserted between the crown 36 and the sleeve 37, the free end of which forms a flange 39 provided with sealing rings 40 resting on a support surface 41 at the end 1a of body 1. The seals 40 also ensure absolute tightness.

In dieser Ausführung ist der Körper 1 mit einem abnehmbaren Boden 3a versehen, der beispielsweise mittels Schrauben unter Zwischenfügung von eine absolute Dichtigkeit gewährleistenden Dichtungsringen 42 auf dem Körper 1 befestigt ist.In this embodiment, the body 1 is provided with a removable base 3a, which is fixed to the body 1, for example by means of screws with the interposition of sealing rings 42 ensuring absolute tightness.

Der Hüllkörper 12 ist, wie in der Ausführung nach Fig. 1, mit Wärmeübergangselementen 16 und 17 versehen, und auf gleiche Weise ist die Muffe 37 mit Wärmeübergangselementen 16a bzw. 17a versehen, die sich jeweils auf einer ihrer beiden Seiten erstrecken.The casing body 12 is, as in the embodiment according to Fig. 1, provided with heat transfer elements 16 and 17, and in the same way the sleeve 37 is provided with heat transfer elements 16a and 17a, respectively, which extend on one of its two sides.

Die Wärmeübergangselemente 17, 17a stützen sich gegen die Innenwand 43 und die Außenwand 44 eines Teils ab, das eine Ringleitung 45 bildet, die sich von einer Verteilungskammer 46 aus in den Eintrittskanal 25 des Körpers 1 erstreckt.The heat transfer elements 17, 17a are supported against the inner wall 43 and the outer wall 44 of a part which forms a ring line 45 which extends from a distribution chamber 46 into the inlet channel 25 of the body 1.

Die Zeichnung zeigt, daß Dichtungen 47 zwischen der Innenwand der Eintrittsleitung 25 und der Außenwand der Verteilungskammer 46 angebracht sind.The drawing shows that seals 47 are installed between the inner wall of the inlet line 25 and the outer wall of the distribution chamber 46.

Die hierdurch erzielte Dichtigkeit ist nicht zwangsläufig absolut zu sein.The tightness achieved in this way does not necessarily have to be absolute.

Das Ende 1a von Körper 1 bildet eine Austrittskammer 48, die mit einer Austrittsdüse 49 versehen ist.The end 1a of body 1 forms an outlet chamber 48 which is provided with an outlet nozzle 49.

Zumindest eine Öffnung so ist zwischen der Kammer 46 und der Ringleitung 45 vorgesehen, um die Kammer 48 mit einer Kammer 51 zu verbinden, die wiederum mit den ringförmigen Freiräumen verbunden ist, welche die Innenwand 43 und die Außenwand 44 der Leitung 45 von der Außenseite des Hüllkörpers 12 und von der Innenseite der Muffe 37 trennen.At least one opening 50 is provided between the chamber 46 and the ring line 45 in order to connect the chamber 48 to a chamber 51, which in turn is connected to the annular spaces which separate the inner wall 43 and the outer wall 44 of the line 45 from the outside of the casing body 12 and from the inside of the sleeve 37.

Die vorstehende Beschreibung zeigt, daß die Wände 43, 44 zusätzlich zu den im folgenden beschriebenen Funktionen die Funktion des Mantels 18 bzw. 20 der Ausführung nach Fig. 1 erfüllen.The above description shows that the walls 43, 44, in addition to the functions described below, fulfill the function of the casing 18 or 20 of the embodiment according to Fig. 1.

Das die Kammer 46 und die Wände 43, 44 der Ringitung 45 begrenzende Teil kann, je nach Temperatur der zur Bespülung bestimmten Fluide, auf verschiedene Weise, beispielsweise aus Metall oder aus einem Verbundstoff oder Kunststoff, hergestellt werden. Vorzugsweise wird dieses Teil aus einem wenig wärmeleitfähigen Material hergestellt, was so erreicht werden kann, wie im folgenden unter Bezugnahme auf Fig. 7 beschrieben ist.The part delimiting the chamber 46 and the walls 43, 44 of the annular duct 45 can, depending on the temperature of the fluids intended for flushing, be made in various ways, for example from metal or from a composite material or plastic. Preferably, this part is made from a material with low thermal conductivity, which can be achieved as described below with reference to Fig. 7.

Die Zeichnung zeigt, daß die Ringitung 45 an ihrem der Kammer 46 gegenüberliegenden Ende geöffnet ist, so daß das Fluid, das dem Eintrittskanal 25 in Richtung des Pfeils F&sub2; zugeführt wird, in das Innere der Ringitung 45 geleitet wird, aus dieser an deren offenem Ende austritt, wie dies die Pfeile zeigen, dann im Gegenstrom zur Austrittskammer 48 geleitet wird, wobei es den Wärmeübergangselementen 17 und 17a folgt.The drawing shows that the annular duct 45 is open at its end opposite the chamber 46, so that the fluid fed to the inlet channel 25 in the direction of the arrow F2 is directed into the interior of the annular duct 45, exits from it at its open end, as shown by the arrows, then is directed in countercurrent to the outlet chamber 48, following the heat transfer elements 17 and 17a.

Aufgrund der geringen Wärmeleitfähigkeit der Wände 43 und 44 erfolgt zwischen dem Fluid, das zwischen den genannten Wänden zirkuliert, und dem anschließend an der Außenseite dieser Wände zirkulierenden Fluid kein nennenswerter Wärmeaustausch.Due to the low thermal conductivity of the walls 43 and 44, no significant heat exchange occurs between the fluid circulating between said walls and the fluid subsequently circulating on the outside of these walls.

Um dem zu entsprechen, was in der vorstehenden Beschreibung im Zusammenhang mit der Funktionsweise des Wärmetauschers von Fig. 1 dargelegt wurde, wird davon ausgegangen, daß es sich bei dem in Richtung des Pfeils F&sub2; zirkulierenden Fluid um das zweite Fluid, beispielsweise ein Schmiermittel, handelt, das von einem ersten Fluid, beispielsweise einem Treibstoff, der den Verbrennungskammern eines Triebwerks zugeführt werden soll, gekühlt werden muß.To comply with what is described above in the As explained in connection with the operation of the heat exchanger of Fig. 1, it is assumed that the fluid circulating in the direction of the arrow F₂ is the second fluid, for example a lubricant, which must be cooled by a first fluid, for example a fuel, to be supplied to the combustion chambers of an engine.

Das erste Fluid wird in der Ausführung nach Fig. 5 dem Eintrittskanal 7 in Richtung des Pfeils F&sub1; zugeführt. Dieses erste Fluid wird, wie die Pfeile zeigen, so geführt, daß es entlang den Wärmeübergangselementen 16a um die Muffe 37 herum im Gegenstrom zum erstgenannten Fluid zirkuliert, das entlang den Wärmeübergangselementen 17a zirkuliert.In the embodiment according to Fig. 5, the first fluid is fed to the inlet channel 7 in the direction of the arrow F1. This first fluid is guided, as the arrows show, in such a way that it circulates along the heat transfer elements 16a around the sleeve 37 in countercurrent to the first-mentioned fluid, which circulates along the heat transfer elements 17a.

Das erste Fluid wird auf diese Weise zu einem Durchlaß 52 geführt, der im Boden 3a vorgesehen ist und zu einer mittleren Öffnung 53 führt, die im Inneren der durch den Hüllkörper 12 gebildeten Flasche mündet, das heißt im Inneren des Mantels 20, der von den am genannten Hüllkörper 12 befestigten Wärmeübergangselementen 16 umgeben ist.The first fluid is thus fed to a passage 52 provided in the bottom 3a and leading to a central opening 53 which opens into the interior of the bottle formed by the casing 12, that is to say into the interior of the jacket 20 which is surrounded by the heat transfer elements 16 fixed to the said casing 12.

Das erste Fluid wird auf diese Weise bis zum Boden 13 der Flasche geleitet, von wo aus es in das Innere des Mantels 20 geleitet wird; dieses erste Fluid zirkuliert dann entlang den Wärmeübergangselementen 16 gegen die Außenwand des Hüllkörpers 12, das heißt, daß das erste Fluid also im Gegenstrom in bezug auf das zweite Fluid zirkuliert, welches in Richtung des Pfeils F&sub2; entlang den Wärmeübergangselementen 17 zirkuliert, die von der Außenwand des Hüllkörpers 12 getragen werden.The first fluid is thus directed to the bottom 13 of the bottle, from where it is directed into the interior of the jacket 20; this first fluid then circulates along the heat transfer elements 16 against the external wall of the casing 12, i.e. the first fluid circulates in countercurrent with respect to the second fluid which circulates in the direction of the arrow F2 along the heat transfer elements 17 carried by the external wall of the casing 12.

Das erste Fluid wird schließlich in einen Kollektor 54 (Fig. 5 und Fig. 6) geleitet, der vom abnehmbaren Boden 3a begrenzt wird, und wird auf diese Weise zum Austrittskanal 8 des Körpers 1 geführt.The first fluid is finally directed into a collector 54 (Fig. 5 and Fig. 6) delimited by the removable bottom 3a and is thus guided to the outlet channel 8 of the body 1.

Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, zirkuliert das erste Fluid immer auf der Außenseite der Muffe 37 und auf der Innenseite des Hüllkörpers 12, so daß eine absolute Dichtigkeit nur zwischen diesen beiden Teilen erforderlich ist, das heißt auf Höhe der Dichtungsringe 38 und auch zwischen der Muffe 37 und der Stützfläche 41 am Ende 1a des Körpers, was durch die Dichtungsringe 40 gewährleistet wird.As can be seen from the above description, the first fluid always circulates on the outside of the sleeve 37 and on the inside of the casing 12, so that absolute tightness is only required between these two parts, that is to say at the level of the sealing rings 38 and also between the sleeve 37 and the Support surface 41 at the end 1a of the body, which is ensured by the sealing rings 40.

Das zweite Fluid seinerseits zirkuliert nur auf der Innenseite der Muffe 37 und auf der Außenseite des Hüllkörpers 12. Das Risiko eines Kontakts beider Fluide ist auf diese Weise extrem gering, da er nur entweder durch eine eventuelle Porosität der Muffe 37 oder des Hüllkörpers 12 oder durch eine unvermittelt durch das Vorhandensein eines Fremdkörpers bewirkte Durchlöcherung entstehen kann.The second fluid, for its part, circulates only on the inside of the sleeve 37 and on the outside of the casing body 12. The risk of contact between the two fluids is thus extremely low, since it can only arise either through possible porosity of the sleeve 37 or the casing body 12 or through a sudden perforation caused by the presence of a foreign body.

Aus der nachfolgenden Beschreibung geht hervor, wie auch dieses Risiko ausgeschaltet werden kann.The following description shows how this risk can also be eliminated.

Um die Dichtigkeit zwischen der Muffe 37 und dem Hüllkörper 12 noch weiter zu verbessern, ist es vorteilhaft, den Kranz 36 mit dem Ende der Muffe 37 durch eine Schweißung 55 (Fig. 9) zu verbinden, deren gute Ausführung leicht durch in der Technik bekannte Verfahren geprüft werden kann.In order to further improve the tightness between the sleeve 37 and the casing 12, it is advantageous to connect the collar 36 to the end of the sleeve 37 by a weld 55 (Fig. 9), the good execution of which can easily be checked by methods known in the art.

In diesem Fall, ist es auch vorteilhaft, wie in Fig. 9 dargestellt, daß der Flansch 39a der Muffe 37 zwischen den komplementären Flanschen 56 am Körper 1 und 57 am Ende 1a dieses Körpers eingeklemmt wird, das heißt, es wird zum Halten der Muffe 37 dasselbe Mittel verwendet, das in Fig. 1 zum Halten des Hüllkörpers 12 dargestellt ist.In this case, it is also advantageous, as shown in Fig. 9, that the flange 39a of the sleeve 37 is clamped between the complementary flanges 56 on the body 1 and 57 on the end 1a of this body, that is to say, the same means are used to hold the sleeve 37 as shown in Fig. 1 for holding the casing body 12.

Gleichfalls wie in Fig. 1 sind Dichtungen 14 und 23 vorgesehen, die gegen den Flansch 39a gedrückt werden. Gemäß dieser Ausführung ergäbe sich die einzige Leckagemöglichkeit für das Fluid F&sub1; zwischen dem Flansch 39a und dem Flansch 56, das heißt zur Außenseite des Körpers 1 des Wärmetauschers hin; gleichfalls ergäbe sich die einzige Leckagemöglichkeit für das Fluid F&sub2; zwischen dem Flansch 39a und dem Flansch 57, das heißt ebenfalls zur Außenseite des Wärmetauschers hin.Also as in Fig. 1, seals 14 and 23 are provided which are pressed against the flange 39a. According to this embodiment, the only possibility of leakage for the fluid F₁ would be between the flange 39a and the flange 56, i.e. towards the outside of the body 1 of the heat exchanger; likewise, the only possibility of leakage for the fluid F₂ would be between the flange 39a and the flange 57, i.e. also towards the outside of the heat exchanger.

In der vorstehenden Beschreibung wurde gezeigt, daß es vorteilhaft ist, den Wärmeaustausch zwischen der Ringleitung 45 und den Wärmeübergangselementen 17 und 17a, welche mit dem Hüllkörper 12 bzw. mit der Innenwand der Muffe 37 verbunden sind, so weit wie möglich zu verringern.In the above description it has been shown that it is advantageous to reduce the heat exchange between the ring line 45 and the heat transfer elements 17 and 17a, which are connected to the casing body 12 and to the inner wall of the sleeve 37, as much as possible.

Fig. 7 und Fig. 8 zeigen eine Ausführung, mit der dieser Wärmeaustausch auf einen sehr geringen Wert reduziert werden kann. In diesem Fall ist das Teil, welches die ringförmigen Wände 44 und 45 begrenzt, so ausgebildet, daß die genannten Wände durch je zwei konzentrische, mit Abstandsstücken 58 auf Abstand gehaltene Rohre 44a, 44b und 45a, 45b gebildet werden.Fig. 7 and Fig. 8 show an embodiment with which this heat exchange can be reduced to a very low value. In this case, the part which delimits the annular walls 44 and 45 is designed in such a way that the said walls are formed by two concentric tubes 44a, 44b and 45a, 45b each, kept at a distance by spacers 58.

Zumindest eines der Rohre 44a-45b weist eine oder mehrere Öffnungen 59 auf, so daß das Fluid F&sub2;, das im Inneren der Ringleitung 45 oder außerhalb dieser Leitung zirkuliert, den Raum ausfüllt, der die konzentrischen Rohre 44a, 44b einerseits und 45a, 45b andererseits trennt.At least one of the tubes 44a-45b has one or more openings 59 so that the fluid F2 circulating inside the ring line 45 or outside this line fills the space separating the concentric tubes 44a, 44b on the one hand and 45a, 45b on the other hand.

Die Öffnungen 59 sind klein vorgesehen, damit die Zirkulation des im Inneren der genannten konzentrischen Rohre enthaltenen Fluids möglichst gering oder sogar Null ist; auf diese Weise bildet das Fluid selbst einen Wärmeschild, indem es die Wärmeleitung verringert.The openings 59 are small so that the circulation of the fluid contained inside the said concentric tubes is as low as possible or even zero; in this way the fluid itself forms a thermal shield by reducing the thermal conduction.

Fig. 7 und Fig. 8 zeigen auch eine Ausführung, die ein Entweichen des einen und/oder anderen Fluids F&sub1;, F&sub2; zur Außenseite des Wärmetauschers hin erlaubt, wenn die Muffe 37 wie unter Bezugnahme auf Fig. 5 beschrieben montiert ist, das heißt, wenn sie sich über Dichtungen 38 auf dem Kranz 36 des Hüllkörpers 12 abstützt und wenn sie sich im übrigen über Dichtungen 40 auf der Stützfläche 41 abstützt.Fig. 7 and Fig. 8 also show an embodiment which allows one and/or the other fluid F₁, F₂ to escape to the outside of the heat exchanger, when the sleeve 37 is mounted as described with reference to Fig. 5, that is to say when it rests on the crown 36 of the casing 12 via seals 38 and when it rests on the support surface 41 via seals 40.

Dazu weist die Muffe 37, die aus demselben Grund wie der Hüllkörper 12 relativ dick ausgeführt ist, weiterhin einen Längssteg 60 auf, der von einem Kanal 61 durchbohrt ist, welcher mit zwischen den Dichtungen 40 einerseits und zwischen den Dichtungen 38 andererseits mündenden Leitungen 62, 63 verbunden ist.For this purpose, the sleeve 37, which is designed to be relatively thick for the same reason as the casing body 12, also has a longitudinal web 60 which is pierced by a channel 61 which is connected to lines 62, 63 which open between the seals 40 on the one hand and between the seals 38 on the other hand.

Die Leitung ist gegenüber einem Ableitungskanal 64 angeordnet, welcher am Ende 1a des Körpers 1 vorgesehen ist; auf diese Weise würde eine Leckage des Fluids F&sub1; in dem Fall entstehen, daß eine der Dichtungen 38 defekt wäre, und dieses Fluid würde durch die Leitungen 63, 62 zum Kanal 64 geleitet. Gleichfalls würde eine Leckage des Fluids F&sub2; durch einen Defekt der anderen Dichtung 38 oder einer der Dichtungen 40 verursacht, in diesem Fall würde auch dieses Fluid dem Ableitungskanal 64 zugeführt.The conduit is arranged opposite a discharge channel 64 provided at the end 1a of the body 1; in this way, a leakage of the fluid F₁ would occur in the event that one of the seals 38 were defective, and this fluid would be led through the conduits 63, 62 to the channel 64. Likewise, a leakage of the fluid F₂ would be caused by a defect in the other seal 38 or in one of the seals 40, in which case this fluid would also be led to the Discharge channel 64.

Fig. 10 zeigt eine Weiterbildung der Erfindung, mit der das Risiko ausgeschaltet wird, daß aufgrund von Porosität oder einer von Verunreinigungen verursachten Fräswirkung Leckagen entstehen.Fig. 10 shows a further development of the invention which eliminates the risk of leaks occurring due to porosity or a milling effect caused by contamination.

Wie in der Zeichnung dargestellt, sind der Hüllkörper 12 sowie die Muffe 37 so ausgeführt, daß sie je zwei Wände 12a, 12b bzw. 37a, 37b aufweisen, welche Ringkammern 65, 66 begrenzen, in denen Wärmeübertragungselemente 67, 68 angeordnet sind. Solche Elemente können durch Rippen, aufgerollte Bänder, in der Art von Ablenkungselementen zugeschnittene Bänder oder durch andere Elemente gebildet werden, die eine gute Wärmeübertragung sicherstellen. Die Wärmeübertragungselemente 67, 68 sind vorzugsweise angelötet oder sind Bestandteile einer der Wände, aus denen der Hüllkörper 12 bzw. die Muffe 37 bestehen.As shown in the drawing, the casing body 12 and the sleeve 37 are designed so that they each have two walls 12a, 12b and 37a, 37b, respectively, which delimit annular chambers 65, 66 in which heat transfer elements 67, 68 are arranged. Such elements can be formed by ribs, rolled-up strips, strips cut in the manner of deflection elements or by other elements that ensure good heat transfer. The heat transfer elements 67, 68 are preferably soldered on or are components of one of the walls that make up the casing body 12 or the sleeve 37.

Die Ringkammern 65, 66 sind im übrigen untereinander durch eine Leitung 63 verbunden, wie sie unter Bezugnahme auf Fig. 7 beschrieben wurde, und eine Leitung 64 ist im Flansch 39a vorgesehen, die mit der Kammer 66 der Muffe 37 oder mit der Kammer 65 des Hüllkörpers 12 verbunden ist, im Fall einer Ausführung nach Fig. 1, bei der keine Muffe 37 vorhanden ist.The annular chambers 65, 66 are furthermore connected to one another by a line 63 as described with reference to Fig. 7, and a line 64 is provided in the flange 39a which is connected to the chamber 66 of the sleeve 37 or to the chamber 65 of the casing body 12 in the case of an embodiment according to Fig. 1 in which no sleeve 37 is present.

Die vorstehende Beschreibung zeigt, daß die Funktionsweise hinsichtlich des Wärmeaustauschs im Vergleich zu den Ausführungen, die unter Bezugnahme auf Fig. 1, Fig. 5 und Fig. 9 beschrieben wurden, nicht geändert wurde, und daß weiterhin im Falle einer Beschädigung einer der Wände 12a, 12b bzw. 37a, 37b das eine oder andere Fluid F&sub1; bzw. F&sub2; zwangsläufig zur Außenseite des Wärmetauschers geleitet wird, so daß auf diese Weise jedes Risiko eines Kontakts der beiden Fluide ausgeschlossen ist.The above description shows that the operation in terms of heat exchange has not been modified compared to the embodiments described with reference to Fig. 1, Fig. 5 and Fig. 9 and that, furthermore, in the event of damage to one of the walls 12a, 12b or 37a, 37b, one or the other of the fluids F1 or F2 is necessarily directed to the outside of the heat exchanger, thus eliminating any risk of contact between the two fluids.

Fig. 11 zeigt eine vereinfachte Variante der Ausführungen nach Fig. 5 oder Fig. 9. In der folgenden Beschreibung werden zur Bezeichnung derselben Elemente dieselben Bezugszahlen wie bei der Beschreibung der anderen Ausführungsformen verwendet.Fig. 11 shows a simplified variant of the embodiments according to Fig. 5 or Fig. 9. In the following description, the same reference numbers are used to designate the same elements as in the description of the other embodiments.

Der Körper 1 ist so ausgeführt, daß er direkt mit einem Ende des von den Wärmeübergangselementen 16 umgebenen Mantels 20 verbunden ist, wobei er eine Dichtigkeit aufweist, die eventuell relativ sein kann.The body 1 is designed so that it is directly connected to one end of the casing 20 surrounded by the heat transfer elements 16, whereby it has a tightness that may possibly be relative.

Ein einziges Rohr 43a ersetzt die Rohre 43, 44 nach Fig. 5 und Fig. 9, und dieses Rohr 43a ist über die Dichtung 47, deren Dichtigkeit relativ sein kann, mit der Eintrittsöffnung 25 am Ende 1a des Körpers 1 verbunden.A single tube 43a replaces the tubes 43, 44 according to Fig. 5 and Fig. 9, and this tube 43a is connected to the inlet opening 25 at the end 1a of the body 1 via the seal 47, the tightness of which can be relative.

Das Rohr 43a bildet eine Trennwand zwischen den Wärmeübergangselementen 17 und 17a an der Außenseite des Hüllkörpers 12 und an der Innenseite der Muffe 37, indem es einen Doppekreislauf zwischen dem genannten Hüllkörper und der genannten Muffe begrenzt. Eines der Fluide kann so zugeführt werden, daß es ausgehend von der Eintrittsöffnung 25 zirkuliert, wobei es den durch durchgehende Linien dargestellten Pfeilen F&sub2; folgt, um dann zur Austrittsleitung 49 geleitet zu werden, oder dasselbe Fluid kann so zugeführt werden, daß es ausgehend von der Austrittsleitung 49 in Richtung der durch gestrichelte Linien dargestellten Pfeile zirkuliert, daß heißt in umgekehrter Richtung. Im übrigen kann das andere Fluid gleichfalls in der einen oder anderen Richtung den Pfeilen F&sub1; folgend zirkulieren Es ist so möglich, die Zirkulation der Fluide in derselben Strömungsrichtung, im Gegenstrom oder mit umgekehrten Strömungsrichtungen zu leiten.The tube 43a forms a partition between the heat transfer elements 17 and 17a on the outside of the casing 12 and on the inside of the sleeve 37, delimiting a double circuit between said casing and said sleeve. One of the fluids can be supplied so that it circulates from the inlet opening 25, following the arrows F2 shown by solid lines, to then be directed to the outlet line 49, or the same fluid can be supplied so that it circulates from the outlet line 49 in the direction of the arrows shown by dashed lines, that is to say in the opposite direction. Moreover, the other fluid can also follow the arrows F1 in one direction or the other. circulate following It is thus possible to direct the circulation of the fluids in the same flow direction, in countercurrent or with reversed flow directions.

In der vorausgehenden Beschreibung wurde davon ausgegangen, daß der Mantel 1, die Muffe 37, das die Ringleitung 45 begrenzende Teil, der Hülkörper 12, der Mantel 20 sowie die beschriebenen Elemente, die ihnen zugeordnet sind, einen ringförmigen Querschnitt aufweisen. Fig. 12 zeigt, daß auch andere Querschnittsformen ausgeführt werden können, wobei alle in der vorausgehenden Beschreibung genannten Merkmale gelten.In the preceding description it was assumed that the casing 1, the sleeve 37, the part delimiting the ring line 45, the sleeve body 12, the casing 20 and the described elements associated with them have an annular cross-section. Fig. 12 shows that other cross-sectional shapes can also be implemented, whereby all the features mentioned in the preceding description apply.

In dieser Hinsicht zeigt Fig. 12, daß der Wärmetauscher, in seiner in Fig. 5 dargestellten Ausführung, in Kreisbogenform ausgeführt sein kann, damit seine Anpassung an ein im allgemeinen in zylindnscher Form vorliegendes tragendes Element möglich ist, wie dies bei Reaktorwänden der Fall ist.In this respect, Fig. 12 shows that the heat exchanger, in its embodiment shown in Fig. 5, can be designed in the form of a circular arc in order to allow its adaptation to a generally cylindrical supporting element, as is the case with reactor walls.

In Fig. 12 werden, wie bei der Beschreibung der vorherigen Figuren, zur Bezeichnung derselben, zuvor detailliert beschriebenen Elemente dieselben Bezugszahlen verwendet.In Fig. 12, as in the description of the previous figures, the same symbols are used to designate the same elements previously described in detail. Reference numbers are used.

Es ist offensichtlich, daß auch eine Ausführung mit anderen Querschnittsformen möglich ist, so daß der Wärmetauscher beispielsweise einen mehr oder weniger flachen rechteckigen Querschnitt aufweisen kann.It is obvious that a design with other cross-sectional shapes is also possible, so that the heat exchanger can, for example, have a more or less flat rectangular cross-section.

In der vorstehenden Beschreibung wurde erläutert, daß eine absolute Dichtigkeit an verschiedenen Stelen der Kreisläufe hergestellt werden muß. Für die anderen Kreislaufabschnitte, beispielsweise zwischen dem Kranz 36 und der Kammer 52 oder in Höhe der Dichtung 47 ist nur eine relative Dichtigkeit unerläßlich. Diese relative Dichtigkeit kann durch ein beliebiges Mittel erzielt werden, beispielsweise durch Dichtungen, durch eine Preßpassung, durch Zwischenfügung eines Imprägniermittels oder durch jedes andere in der Technik allgemein bekannte Mittel.In the above description it has been explained that absolute sealing must be achieved at various points in the circuits. For the other sections of the circuit, for example between the ring 36 and the chamber 52 or at the level of the seal 47, only relative sealing is essential. This relative sealing can be achieved by any means, for example by means of seals, by a press fit, by the interposition of an impregnating agent or by any other means generally known in the art.

Claims

1. Annular safety heat exchanger for incompatible FIU ide, consisting of a hollow body (1) closed at one end by a base (3, 3a), said body containing a tightly sealed bottle (12, 13, 17) to which it is firmly and tightly attached, and the walls of the bottle are provided laterally with heat transfer elements (16, 17, 16a, 17a) so that said bottle forms a partition between a first and a second fluid, the first fluid circulating on one side and the second fluid on the other side of their walls between an inlet channel (7) and an outlet channel (8) of the body for one fluid and between an inlet line (25) and an outlet line (28, 48) for the other fluid, said heat transfer elements facilitating the heat transfer between the fluids through the thickness of the bottle through which they are attached, characterized in that the tightly closing bottle has an enveloping body (12, 12a), one end of which is closed by a base (13) and the other end of which has a flange (11, 39) which rests tightly against a support surface (41) provided on the end (10) of the hollow body (1) which is not closed by the base (3, 3a), and in that the enveloping body (12a) of the bottle consists of two tubular parts (29, 30), between which an annular free space (31) is recessed, which is connected to a discharge channel to the outside (35) provided in the flange (11).

2. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the wall of the bottle, which is formed by the casing body (12), one end of which is closed by a bottom (13), has heat transfer elements (16) inside which in turn surround a jacket (20) for guiding one of the fluids which is distributed via the base (13) into the said heat transfer elements (16).

3. Heat exchanger according to claim 1 and 2, characterized in that the enveloping body (12) forming a wall of the bottle is provided on the outside with heat transfer elements (17) which are surrounded by a jacket or a wall (18, 43, 43a) for guiding the second fluid between the said wall (43, 43a) and this enveloping body (12).

4. Heat exchanger according to one of claims 1 to 3, characterized in that the bottle forms a flange (11, 39) at the end opposite the end closed by the base (13) and that the said flange (11, 39) is attached to the body (1) in a sealed manner.

5. Heat exchanger according to one of claims 1 to 4, characterized in that the flange (11) is connected to at least one seal (14, 23, 40) to ensure tightness, the flange being pressed between the body (1) and an end cover (1a, 22).

6. Heat exchanger according to one of claims 1 to 4, characterized in that the bottle is provided with a flange (39) which is fixed to a support surface (41) at the end (1a) of the body (1).

7. Heat exchanger according to one of claims 1 to 6, characterized in that the leakage line is designed at the level of the flange (11).

8. Heat exchanger according to one of claims 1 to 6, characterized in that the envelope (12) of the bottle and its base (13) are made from a single piece of a material with good thermal conductivity, the thickness of the wall being greater than the thickness determined by calculation which is necessary for the resistance to mechanical stresses and being of the order of at least 1 to 3 mm.

9. Heat exchanger according to one of claims 1 to 8, characterized in that the wall delimited by the envelope body (12) of the bottle is surrounded by a wall formed by a sleeve (37) which has the same thickness as the envelope body (12) and carries heat transfer elements (17a and 16a) on its inner sides, the heat transfer elements (17a) on the inner side of the sleeve (37) being separated from the heat transfer elements (17) on the outer side of the envelope body (12) by a part (43a) which forms an intermediate wall between the heat transfer elements (17) attached to the outer side of the envelope body (12) and the heat transfer elements (17a) attached to the inner side of the sleeve (37), the said part (43a) being annular and being connected to the inlet opening (25) at the end (1a) of the Body (1) to define a double circuit, connected on the one hand to the inlet opening (25) and on the other hand to an outlet line at the end (1a) of the body (1) which, together with the outside of the sleeve (37) and the inside of the envelope body (12) of the bottle, defines a second circuit extending between an inlet channel (7) of said body (1) and a central opening (53) of the same body (1).

10. Heat exchanger according to one of claims 1 to 8, characterized in that the wall delimited by the envelope body (12) of the bottle is surrounded by a wall formed by a sleeve (37) which has the same thickness as the envelope body (12) and carries heat transfer elements (17a or 16a) on its inner sides, the heat transfer elements (17a) on the inner side of the sleeve (37) being separated from the heat transfer elements (17) on the outer side of the envelope body (12) by a double-walled part (43, 44) which delimits an annular duct (45) for supplying a fluid from a chamber (46) which is delimited by said part and which is connected to an inlet line (25) of the tubular body, which in turn delimits an outlet line (28, 48, 49) for the fluid which flows into the heat transfer elements via the annular duct (45) of said part. (17 and 17a), each of which has the Outer wall of the casing body (12) and the inner wall of the sleeve (37).

11. Heat exchanger according to one of claims 1 to 10, characterized in that the outer wall of the sleeve (37) is provided with heat transfer elements (16, 16a) which conduct a fluid from an inlet channel (7) of the body (1) to a gap or a passage (15, 52) of the bottom (3, 3a) of the body (1), from which said fluid is conducted to the outlet channel (8) of said body (1).

12. Heat exchanger according to one of claims 1 to 11, characterized in that the passage (52) of the bottom (3a) of the body (1) guides the fluid coming from the inlet channel (7) into the interior of the heat transfer elements (16) on the inner wall of the casing body (12), said fluid being guided through a jacket (20) which adjoins said heat transfer elements to a collector (54) which is delimited by the bottom (3a) of the body (1) and leads to the outlet channel (8) of this body.

13. Heat exchanger according to one of claims 1 to 12, characterized in that at least the sleeve (37) has leakage lines (61, 62, 63, 65, 66) which lead to a discharge channel (64) provided in the body (1) and leading to the outside.

14. Heat exchanger according to one of claims 1 to 13, characterized in that the sleeve (37) is mounted on a ring (36) on the casing body (12) with the interposition of a seal (38) and thereby,

that the leakage line (63) opens between two seals (38) which isolate said leakage line (63) from one fluid as well as the other.

15. Heat exchanger according to one of claims 1 to 14, characterized in that the leakage channel (61) is drilled into a longitudinal web (60) which the sleeve (37) has.

16. Heat exchanger according to one of claims 1 to 15, characterized in that both the sleeve body (12) and the sleeve (37) of the bottle have annular chambers (65, 66) which are connected to one another via a line (63), said chambers being connected to the discharge channel (64) provided in the flange (39a) which connects the bottle to the body (1).

17. Heat exchanger according to one of claims 1 to 16, characterized in that the annular chambers (65, 66) of the casing body (12) and the sleeve (37) contain heat transfer elements (67, 68).

18. Heat exchanger according to one of claims 1 to 17, characterized in that the part (43, 44, 43a) which forms the intermediate wall and distributes one of the fluids into the heat transfer elements of the sleeve (37) and the casing body (12) is double-walled (44a, 44b, 45a, 45b) and has at least one opening (59) for the inlet of a fluid which forms a heat shield between the circulating fluid and the outside of this part.

19. Heat exchanger according to one of claims 1 to 18, characterized in that the envelope body (12) of the bottle has a ring (36) at its end opposite the base (13), onto which the sleeve (37) is welded, the free end of which forms the flange (39a) fastened to the body (1) and sealingly closing there.

20. Heat exchanger according to one of claims 1 to 19, characterized in that the inner wall of the body (1) and the elements it contains have, in any way, a circular, polygonal or circular arc-shaped cross-section.