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Wärmeaustauscher Die Erfindung betrifft einen Wärmeaustauscher, insbesondere
eine verbesserte Form der Anbringung der Rippen an die Wärmeaustauschfiächen zwischen
zwei strömenden Stoffen.
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Eine bekannte Form von Wärmeaustauschern für die übertragung von Wärme
zwischen zwei einander zugeordneten strömenden Stoffen ist aus einer Mehrzahl im
Abstande voneinander angeordneten metallischen Platten hergestellt, welche Kanäle
bilden, durch die abwechselnd ein Heizstoff, wie z. B. Heizgas, und der zu heizende
Stoff, wie z. B. Luft, fließen unter gegenseitigem Wärmeaustausch. Die vorliegende
Erfindung bezweckt das Versehen: der Kanalwände, durch welche die Wärme ausgetauscht
wird, mit einer Mehrzahl stabähnlicher Rippen und Verbesserung der Wärmeübertragung
zwischen den Rippen. und den Wänden, deren Flächen sie vergrößern sollen. Die Rippen
erhalten zu diesem Zweck die Form sinusförmig gebogener Drähte, deren gebogene Teile
in mit den Kanalwandungen verbundenen U-förmigen Gliedern liegen.
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Die Erfindung wird am besten aus folgender an Hand der Zeichnungen
gemachter Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung verständlich werden.
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Fig. z ist eine schematische Darstellung eines aus Platten hergestellten
Wärmeaustauschers, der mit der Verbesserung gemäß der Erfindung versehen ist,
Fig.2i
ist- ein -Teilschnitt eines Wärmeaustauschers dieser Art- und .zeigt, wie die stabförmigen
Rippen; an den die Kanäle bildenden Wänden gemäß der Erfindung angebracht sind,
Fig. 3 ist ein Schnitt gpmäß Linie 3-3 in; Fig. 2, Fig. 4 ist ein Querschnitt durch
einen Teil einer abgeänderten Ausführungsform der Rippenanördhüng, -Fig: 5= bis
- itä sind schematische Darstellungen, die insbesondere zeigen, wie eine gute wärmeübertragende
Verbindung zwischen den Rippen und den sie tragenden Rinnen erreicht werden. kann,
auch wenn Ungenauigkeiten in der Herstellung oder Zusammenfügung auftreten.
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- Fig. i@ zeigt schematisch einen aus Platten hergestellten Wärmeaustauscher,
bei- welchem das Heizgas durch den Einlaß io eintritt, um in Längsrichtung des Austauscheis
durch abwechselnde Kanäle II (Fig. 2) zu fließen,: die zwischen einer Mehrzahl im
Abstande voneinander befindlichen Metallplatten 12 und 13 ausgebildet sind. Die
zu erwärmende Luft wird durch ein Paar EinlaßköPfe 14, IS zugeführt und strömt über
die Mehrfachrohre 16 im Gegenstrom zum Heizgas in die zwischen den Kanälen i i liegenden
Kanäle 18, von dort in die Auslaßmehrfachrohre 2o und sodann -in die Luftauslaßleitungen
211, 22. Wie in Fig. 2 dargestellt, sind die Zwischenräume zwischen Paaren und Platten
12 und 13 an den Seitenkanten durch Verschlußstreifen 2(5 abgeschlossen, um ein
geschlossenes Wärmeaustauschergehäuse zu bilden. Auf der Luftseite, d. h. in den
Kanälen i(8`, werden Flächenvergrößerungen durch-profilierte Rippen 26 gebildet,
die U-förmiger, Querschnitt besitzen.
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Um die Wärmeübertragung von dem im Kanal i i strömenden Gase zu verbessern,
sind die Wände 12 und 13; mit Flächenvergrößerungen in Föim vieler stabförmiger
Rippen verwehen, die schräg von den Platten 12, 13 abstehen. Sie bestehen aus einem
im wesentlichen sinusförmig gebogenen und vorteilhaft in Richtung der Gasströmung
angeordneten Metalldraht, wodurch ein Rippenelement 310
gebildet wird, das
eine Mehrzahl- Schleifen besitzt, deren Schenkel 31 die von den Platten ragenden
stabförmigen Rippen zwischen den Platten 12 und 13 bilden, während die gebogenen
Teile in der -Längsrichtung des Drahtes hintereinander liegen. Die gebogenen Teile
3J21 der Rippenelemente 30 sind in, die Rinnen eines Paares U-förmiger Glieder
eingelegt, die mit 313 bezeichnet sind. Die gebogenen Teile 3.2 eines Elementes
3o berühren vorteilhaft sowohl die Grundfläche 314 als auch die Schenkel 35 dieser
Glieder., Die Schenkel 35 selbst bilden gleichfalls Flächenvergrößerungen
der Platten 12, 13. Bei Herstellung eines Wärmeübertragungsgehäuses 36 (Fig. 2)
wird zunächst ein Paar von Gliedern 313 auf entgegengesetzte Kanten jedes Sinuselementes
3o aufgelegt unter Zwischenlegung einer Lötfolie zwischen die Grundfläche 34,-die
Innenflächen der Schenkel 35 der Glieder und die gebogenen Teile 3.2 des Drahtes.
Eine Serie der Drahtelemente 30 mit daran angeordneten. Gliedern 31; wird
sodann zwischen ein Paar von Platten ic, 13. gelegt unter Zwischenschaltung anderer
Lötmetallstreifen zwischen die äußere Fläche der Grundfläche 34 der Glieder 33:
und die Platten i2, i(3. Die Zwischenräume zwischen den. Kanalwänden 12 und 13 an
ihren Seiten Werden durch die Streifen 25. geschlossen, die angeschweißt werden
können. Das ganze Gehäuse wird dann, in einen Lötofen gelegt, so daß durch Herstellung
der Lötverbindungen die Platten 12, 13 und die Rippen 311 mit den
Gliedern 3;3 zu einem Ganzen vereinigt werden.
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Fig.4 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher das U-förmige Glied
als federnde Klammer 4o ausgebildet ist, welche die gebogenen Teile 32, des
sinusförmig geformten Rippenelementes 3o dicht umfaßt und so eine wirksame Wärmeübertragungsverbindung
zwischen Rippen 3 1 und Platten 12; 13 gewährleistet.
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Aus Fig. 5 ist ersichtlich, daß gute wärmeübertragende Verbindungen
zwischen den sinusförmigen Rippenelementen 31o, den Gliedern 33 und weiter den Wärmeübertragungsplatten
12, 13, an welche letztere angelötet sind, aufrechterhalten wird, auch dann, wenn
das sinusförm:ige Drahtelement verformt ist, so daß die gebogenen Teile 3e einiger
Schleifen die Grundfläche 3k(. des Gliedes 33 nicht berühren. Dies wird; wie in
Fig.5 und 7 dargestellt ist, erreicht, weil eine gute Wärmeübertragungsverbindung
durch die große Kontaktfläche zwischen den Innenflächen der Schenkelteile 35 des
Gliedes 33 und den gebogenen Teilen 32 des Rippenelementes 3,0 gegeben
ist. Fig. 6 zeigt, daß, selbst wenn eine oder mehrere Schleifen. des sinusförmigen
Rippenelementes 3(o unvollständig geformt sind, z: B. verkürzt, ausreichender Kontakt
zwischen den gebogenen Teilen 3I2 der verformten Schleife und den Seiten 315 des
Gliedes 36 gegeben ist, um gute Übertragungsbedingungen zu sichern. Dies
ist auch in Fig. 7 gezeigt.
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In den Fig. 8 und. 9 ist angenommen, daß- die Kanalwandung r3 verbogen,
ist, so daß sie also nicht mehr eben ist, und infolgedessen nicht in vollständig
ebener Berührung mit der Grundfläche 34 des Gliedes 33 eines sinusförmigen Rippenelementes
30 ist. Trotzdem wird bei dem Lötvorgang die Kapillaranziehung das Einfließen
von Lötmetall zuerst in den,0uerschnittA, wie in Fig.8 gezeigt, bewirken und nach
Ausfüllung desselben wird weiteres Lötmetall in den Querschnitt B einfließen, wie
es in Fig, 9 dargestellt ist. Infolgedessen wird trotz des Verbiegens der Platte
eine gute Wärmeübertragung zwischen der Wand 13 und den. Rippen 3I1; die eine Flächenvergrößerung
der Platte 1I3 bilden, gesichert. Dies steht im Gegensatz zu den in Fig. ,o dargestellten
Bedingungen. Dort ist angenommen, daß das sinusförmige Rippenelement unmittelbar
an einer Wandungsplatte 13
angebracht ist. Hier Würde die Rückfederung des
sinusförmigen Elementes, die Verformung einer Schleife desselben oder die Verbiegung
der Platte 13 einen Spalt zwischen der Platte und denn gebogenen Teil 3ß der Schleife
ergeben, in den, Lötmaterial fließen und eine Rippe C bilden würde. Diese würde
aber nicht eine entsprechend gute
Wärmeübertragung ergeben, wie
sie bei Berührung zwischen den Seiten 36 eines Gliedes 33 und den gebogenen Teilen
32 des sinusförmigen Rippenelementes 30 gegebene sind.