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Wärmeaustauscher Die Erfindung betrifft Vorrichtungen zum Wärmeaustausch
zwischen zwei Mitteln (Flüssigkeiten oder Gasen), und zwar insbesondere solche für
Brennkraftmaschinen. Dabei handelt es sich im besonderen um Wärmeaustauscher, bei
denen das eine der beiden Mittel eine Mehrzahl von Wärmeaustauschelementen durchströmt,
während das andere zwischen diesen hindurchfließt.
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Gegenstand der Erfindung ist nun ein Wärmeaustauscher solcher Art
mit Wärmeaustauschelementen von besonderer Bauweise.
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Erfindungsgemäß besteht ein solcher Wärmeaustauscher aus mindestens
einem im wesentlichen länglich - rechteckigen Flachrohrwärmeaustauschelement mit
mindestens einer quer gerillten Breitwandung sowie durch eine Leitvorrichtung in
jedem der Flachrohrwärmeaustauschelemente, welche das in das eine Ende derselben
einströmende Mittel vor seinem Austreten aus dem anderen Ende durch eine Mehrzahl
parallel zueinander liegender Kanäle hindurchtreten läßt, die von den in den Breitwandungen
der Flachrohrwärmeaustauschelemente befindlichen Querrillen .gebildet werden.
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Nach der weiteren Erfindung bestehen die Leitvorrichtungen für das
die Flachrohrwärmeaustauschelemente durchströmende Mittei dabei je aus zwei im wesentlichen
länglich-dreieckigen Leitkörpern mit U-förmigem Querschnitt, welche derart in das
Flachrohr eines Wärmeaustauschelementes straff sitzend eingeschoben sind, daß sie
mit ihren, die Basen der U-förmigen Querschnitte bildenden Hypothenusenkanten fest
gegeneinander anliegen und mit ihren den Schmalwandungen des Flachrohres der Wärmeaustauschelemente
gegenüberliegenden Kathetenkanten Abstand von den Innenflächen derselben halten.
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Ein Ausführungsbeispiel eines Flachrohrwärmeaustauschelementes
gemäß
der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es veranschaulichen darin Fig. i
die perspektivische Darstellung eines mit Querrillen versehenen dünnen Metallstreifens,
wie er zur Herstellung von Flachrohrwärmeaustauschelementen gemäß der Erfindung
Verwendung findet, in einem Vorstadium der Fertigung, Fig.2 einen gerillten Metallstreifen
gemäß der Fig. i nach dem Zusammendrücken zwecks Verengung der Rillen, Fig. 3 eine
Aufsicht auf ein Flachrohrhalbteil für ein Wärmeaustauschelement gemäß der Erfindung,
das aus einem quergerillten dünnen Metallstreifen gemäß der Fig. 2 gefertigt ist,
Fig. 4 einen Querschnitt durch ein Flachrohrhalbteil gemäß der Fig. 3, Fig. 5 einen
Querschnitt durch ein aus zwei Halbteilen gemäß den Fig. 3 und 4 gefertigtes Flachrohr,
Fig. 6 eine Aufsicht auf einen der in die Flachrohre gemäß der Fig. 5 straff sitzend
einschiebbaren, im wesentlichen länglich-dreieckigen Leitkörper, Fig. 7 einen Querschnitt
durch einen Leitkörper gemäß der Fig. 6 in der Ebene 7-7, Fig. 8 einen Querschnitt
durch das seitliche, flachrohrartig gestaltete Endstück eines Leitkörpers gemäß
der Fig. 6 in der Ebene 8-8, Fig.9 eine Aufsicht auf ein Flachrohrwärmeaustauschelement
gemäß der Erfindung bei abgenommenem oberen Halbstück, Fig. io einen Querschnitt
durch ein Flachrohrwärmeaustauschelement gemäß der Fig. 9 bei wieder aufgesetztem
oberen Halbstück des Flachrohres.
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Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel einesFlachrohrwärmeaustauschelementes
gemäß der Erfindung besteht das Flachrohr b aus zwei dünnen Metallstreifen a, die
beispielsweise etwa o,i mm stark sein können. Jeder dieser dünnen Metallstreifen
a ist mit Querrillen versehen. Die im ersten Fertigungsstadium noch ziemlich weiten
Rillen des Metallstreifens a, wie sie in der Fig. i dargestellt sind, werden durch
Zusammendrücken desselben von beiden Seiten her bis auf den in der Fig. 2 dargestellten
Zustand verengt. In diesem Zustande sind die Rillen beispielsweise etwa i mm breit
und 2 mm tief. Die fertig gerillten Metallstreifen a können jede praktisch brauchbare
Breite und Länge haben. Als besonders zweckdienlich erwiesen sich eine Breite von
etwa 25 mm und eine Länge von 8o mm. Die Längskanten des fertig gerillten Metallstreifens
a werden abgeflacht und rechtwinklig abgebogen, wie es in den Fig. 3 und 4 dargestellt
ist. Zwei auf solche Weise aus gerillten Metallstreifen a gewonnene Flachrohrhälften
werden sodann durch Kupferschweißung, durch Löten oder auf irgend eine andere geeignete
Weise zu einem vollständigen Flachrohr b zusammengefügt, wie es die Fig. 5 zeigt.
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In das Flachrohr b wird sodann, mit straffem Sitz, ein zweiteiliger,
ebenfalls aus dünnem Blech gefertigter Einsatz eingeschoben, dessen beiderseits
aus diesem herausragende, gleichfalls flachrohrartige Endstücke d an Zu- und Abflußleitungen
angeschlossen werden können. Jeder der beiden Leitkörper c, aus dem ein Einsatz
in einem Flachrohr b eines Wärmeaustauschelementes besteht, hat eine im wesentlichen
dreieckig-längliche Gestalt und einen U-förmigen Querschnitt, wie es sich aus den
Darstellungen der Fig. 6, 7 und 8 ergibt. Die aus dem Flachrohr b des Wärmeaustauschelementes
herausragenden, ebenfalls flachrohrartig gestalteten Endstücke d der beiden Leitkörper
c werden dabei von plattenförmigen Bauteilen gehalten, welche entweder Teile eines
Mauerwerkes sind oder aber Teile von Kanälen für das durch die Flachrohrwärmeaustauschelemente
fließende Mittel. Die länglich-dreieckigen Teile der beiden zu einem Einsatz in
dem Flachrohr b eines Wärmeaustauschelementes gehörigen Leitkörper c liegen dabei
mit ihren sich schräg durch dasselbe erstreckenden, die Basen ihrer U-förmigen Querschnitte
bildenden Hypothenusenkanten fest gegeneinander, während ihre offenen Kathetenkanten
einigen Abstand von den Innenflächen der Schmalwandungen des Flachrohrs b haben,
wie es in den Fig. 9 und io dargestellt ist.
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Bei einem Wärmeaustauschelement solcher Art tritt das beispielsweise
von links her in das flachrohrartige Endstück d des linken Leitkörpers c einströmende
Mittel, entsprechend der Darstellung der Fig. 9, durch seine offene Kathetenkante
aus, um in einer Vielzahl von feinen parallelen Teilströmen von der einen Längskante
des umschließenden Flachrohres b, und zwar durch die von seinen Querrippen gebildeten
Kanäle hindurch, nach seiner anderen Längskante hin überzutreten. Sobald diese erreicht
ist, vereinigen sich die Teilströme wieder und das Mittel tritt durch die offene
Kathetenkante des rechten Leitkörpers c in diesen ein, um ihn dann durch sein rechtsseitiges
Endstück d zu verlassen. .
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Wärmeaustauscher gemäß der Erfindung bestehen im allgemeinen aus einer
Mehrzahl von Flachrohrwärmeaustauschelementen der beschriebenen Art, welche parallel
zueinander und mit so geringem Abstand voneinander angeordnet sind, daß die Querrillen
ihrer einander gegenüberliegenden Wandungen Durchtrittskanäle für das andere der
beiden am Wärmeaustausch beteiligten Mittel bilden.
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Wenn es sich bei den beiden Mitteln, die durch den Wärmeaustauscher
in Wechselwirkung treten sollen, um zwei Gase handelt, so kann das eine, das durch
die Flachrohrwärmeelemente fließt, Luft sein und das andere ein heißes Gas, zum
Beispiel das Auspuffgas einer Verbrennungskraftmaschine, das seinen Weg durch die
Kanäle zwischen den gerillten Wandungen der Flachrohrwärmeaustauschelemente nimmt.
Die zu einem in sich geschlossenen Wärmeaustauscher zusammengefaßten Flachrohrwärmeaustauschelemente
können auch der Frischluft ausgesetzt oder aber in einem Luftstrom angeordnet sein.
In dieser Form kann das Gerät zum Vorwärmen der Verbrennungsluft einer Brennkraftmaschine
benutzt werden.
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Die Erfindung ist im übrigen nicht auf das im vorstehenden beschriebene
Ausführungsbeispiel beschränkt, vielmehr kann sie hinsichtlich ihrer praktischen
Ausführung den verschiedenartigsten Erfordernissen angepaßt werden. So können beispielsweise
an Stelle von Flachrohrwärmeaustauschelementen mit einem aus zwei quergerillten
Metallstreifen bestehenden
Flachrohr solche Verwendung finden,
bei denen ein gerillter Metallstreifen die eine Seite des Flachrohres bildet, während
die auf geeignete Weise miteinander verbundenen Leitkörper die andere Seite bilden.
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Überdies kann der Erfindungsgegenstand bei der Herstellung von Geräten
für die allerverschiedensten Zwecke benützt werden. So zum Beispiel für solche zum
Kühlen des Kühlwassers von Kraftmaschinen, für solche zum Kühlen oder zum Wärmen
von Schmieröl sowie für alle möglichen anderen Zwecke, die einen Wärmeaustausch
zwischen zwei Mitteln erfordern, von denen eines entweder eine Flüssigkeit oder
ein Gas ist, aber auch beide Gase oder beide Flüssigkeiten sein können.
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Ein sehr wesentliches Merkmal der Erfindung ist, daB der Querschnitt
der von den Querrillen in den Wandungen der Flachrohre gebildeten Kanäle, durch
welche das die Flachrohrwärmeaustauschelemente durchströmende Mittel in einander
parallelen Teilströmen hindurchtreten muB, einen möglichst laminaren und glatten
DurchfluB bewirkt und damit auch einen hohen Wirkungsgrad auch in einem Gerät von
sehr gedrängter Bauweise.