DE9106081U1

DE9106081U1 - Heat exchanger

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Publication number: DE9106081U1
Application number: DE9106081U
Authority: DE
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Current assignee: Individual
Priority date: 1991-05-16
Filing date: 1991-05-16
Publication date: 1991-09-05
Anticipated expiration: 2001-05-17

Description

Markus Schmalhofer
PlattlingMarkus Schmalhofer
Plattling

Heat exchanger

Die Neuerung bezieht sich auf einen Wärmetauscher nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie er sowohl zur Erwärmung eines strömenden Mediums mit der Abwärme eines anderes strömenden Mediums als auch nur zur Kühlung eines strömenden Mediums verwendbar ist.The innovation relates to a heat exchanger according to the preamble of claim 1, which can be used both for heating a flowing medium with the waste heat of another flowing medium and also for cooling a flowing medium alone.

Insbesondere bei solchen Wärmetauschern, bei denen Medien höherer Temperatur, beispielsweise in der Größenordnung von 500°C, beispielsweise Brenngase und Abgase von Brennkraftmaschinen, und auch Medien unter höherem Druck beteiligt sind, ergeben sich Probleme hinsichtlich der Stabilität und Dichtigkeit unter Berücksichtigung der thermischen Dehnungen. Die Wärmetauscher werden zumeist aus Stahlblechen zusammengeschweißt, wobei die Schweißarbeit einen erheblichen Teil des Herstellungsaufwands darstellt. Zur Herstellung absoluter Dichtigkeit zwischen den Strömungwegen der beiden Medien müssen die Schweißarbeiten mit Sorgfalt und insofern arbeitsaufwendig durchgeführt werden.Particularly in heat exchangers that involve media at higher temperatures, for example in the order of 500°C, such as fuel gases and exhaust gases from internal combustion engines, and also media under higher pressure, problems arise with regard to stability and tightness, taking thermal expansion into account. The heat exchangers are usually welded together from steel sheets, with welding representing a significant part of the manufacturing effort. In order to create absolute tightness between the flow paths of the two media, the welding work must be carried out with care and is therefore labor-intensive.

Derartige Wäremtauscher sind zumeist als Querstromtauscher ausgebildet, da hierbei die Trennung der Zu- und Ableitungen der Medienströme relativ einfach ist. Einen besseren Wirkungsgrad bietet an sich ein Gegenstromtauscher, hierbei treten jedoch Probleme hinsichtlich der getrennten Zu- und Ableitungen.auf, die nur durch ein erhöhtes Maß an Schweißverbindungen gelöst werden können. Dies wiederum führt zu Problemen hinsichtlich Wärmedehnungen und hinsichtlich der Dichtigkeit.Such heat exchangers are usually designed as cross-flow exchangers, since the separation of the inlet and outlet lines of the media flows is relatively simple. A counter-flow exchanger offers better efficiency, but problems arise with regard to the separate inlet and outlet lines, which can only be solved by an increased number of welded joints. This in turn leads to problems with thermal expansion and with tightness.

Demgegenüber soll durch die Neuerung ein Wärmetauscher geschaffen werden, der unter mäßigem Aufwand an Schweißarbeiten leicht in einwandfreier Funktion als Gegenstrom-Wärmetauscher hergestellt werden kann. Dies wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Neuerung erreicht. Die gekennzeichnete Konstruktion der Eintrittsund Austrittsenden des Wärmetauschers ermöglicht bei nahezu beliebig dichter Aufeinanderfolge und hoher Zahl der alternierenden Kanäle ohne großen Aufwand eine saubere Trennung der Strömungswege aufgrund alternierender Sammelräume, die, je nach Konstruktion, anIn contrast, the innovation is intended to create a heat exchanger that can be easily manufactured with moderate welding work to function perfectly as a counterflow heat exchanger. This is achieved by the innovation characterized in claim 1. The characterized design of the inlet and outlet ends of the heat exchanger enables a clean separation of the flow paths without great effort, with almost any dense sequence and a high number of alternating channels, due to alternating collection spaces that, depending on the design, can be

den Enden des eigentlichen Wärmetauschers in der Zahl 2, nämlich einer für jeden der Medienströme, oder in einem Vielfachen hiervon vorhanden sind.the ends of the actual heat exchanger in the number 2, namely one for each of the media flows, or in a multiple thereof.

Die Medien können hierbei gasförmige und/oder flüssige Medien sein, diesbezüglich gibt es für den Wärmetauscher keine Begrenzung.The media can be gaseous and/or liquid media, there are no limitations for the heat exchanger in this regard.

Bevorzugt wird die Ausführung nach Anspruch 2, also als rohrförmiger Wärmetauscher mit zylindrischen, insbesondere kreiszylindrischen Trennwänden zwischen den Kanälen und sektorförmigen Sammelräumen an den Enden, die insbesondere als Quadranten angeordnet sein können. Durch die Rohrform ergeben sich optimale Verhältnisse hinsichtlich Stabilität und Unempfindlichkeit gegen Wärmedehnungen. Die beiderseitigen Strömungsguerschnitte, die nicht gleich zu sein brauchen, können durch Dimensionierung der Kanalbreiten und der Sektorenwinkel der Sammelräume in beliebigem gegenseitigen Verhältnis gewählt werden. Gemäß Anspruch 3 kommt auch eine Konstruktion nicht als voller Zylinder, sondern beispielsweise als Halbzylinder in Frage, und gemäß Anspruch 4 lassen sich die Vorteile der Maßnahmen nach Anspruch 1 auch bei einem Parallelplattentauscher auswerten.The design according to claim 2 is preferred, i.e. as a tubular heat exchanger with cylindrical, in particular circular cylindrical partition walls between the channels and sector-shaped collecting spaces at the ends, which can be arranged in particular as quadrants. The tubular shape results in optimal conditions in terms of stability and insensitivity to thermal expansion. The flow cross-sections on both sides, which do not have to be the same, can be selected in any mutual ratio by dimensioning the channel widths and the sector angles of the collecting spaces. According to claim 3, a construction not as a full cylinder, but for example as a half cylinder, is also possible, and according to claim 4, the advantages of the measures according to claim 1 can also be evaluated in a parallel plate exchanger.

Die Maßnahme nach Anspruch 6, mit den Abstand zwischen den Trennwänden sichernden Abstandshaltern, dient sowohl der Erhöhung der Stabilität als auch der Umlenkung der Medienströme, die durch die Abstandshalter-Streifen entlang den Kanälen in Teilströme unterteilt sind, bei denen jeweils der Eintritt in den Kanal und der Austritt aus dem Kanal gegeneinander versetzt sind. Durch eine Erhöhung der Zahl der Trennplatten und der Abstandshalter-Streifen kann die Baustabilität und Druckfestigkeit des Wärmetauschers erhöht werden. Sind aufgrund der Temperatur der hindurchzuleitenden Medien erhebliche Wärmedehnungen zu erwarten, die die Trennplatten und gegebenenfalls auch die Abstandshalter-Streifen stärker beanspruchen würden, so können diese Teile gemäß Anspruch 7 mit Dehnfalten oder geschwungen ausgeführt werden, während andererseits die beispielsweise zylindrischen Kanaltrennwände durch eine Wärmedehnung nicht beansprucht werden.The measure according to claim 6, with spacers securing the distance between the partition walls, serves both to increase stability and to divert the media flows, which are divided into partial flows by the spacer strips along the channels, in which the entry into the channel and the exit from the channel are offset from one another. By increasing the number of partition plates and spacer strips, the structural stability and pressure resistance of the heat exchanger can be increased. If, due to the temperature of the media to be passed through, significant thermal expansion is to be expected, which would place greater stress on the partition plates and possibly also the spacer strips, these parts can be designed with expansion folds or curved according to claim 7, while on the other hand the, for example, cylindrical channel partition walls are not stressed by thermal expansion.

Anspruch 8 gibt eine vorteilhafte Konstruktion der beiderseitigen Anschlüsse an den Wärmetauscher an.Claim 8 specifies an advantageous design of the connections on both sides of the heat exchanger.

Die neuerungsgemäße Konstruktion des Wärmetauschers ist nicht auf bestimmte Anwendungsgebiete beschränkt. Sie eignet sich bevorzugt für temperaturmäßig und mechanisch stärker beanspruchte Wärmetauscher, die aus Stahlblech zusammengeschweißt sind. Erwähnt seien beispielsweise Gas-Gas-Wärmetauscher, Flüssigkeits-Flüssigkeits-Wärmetauscher etwa in Wäschereien, Gaskühler, die mit Kühlwasser betrieben werden, und beispielsweise auch gemäß Anspruch 9 Abgaskühler im Zuge des Auspuffs einer Brennkraftmaschine. In diesem Fall würden die Trennwände zweckmäßigerweise aus Chromnickelstahl-Blech bestehen, und würde der Wärmetauscher mit Kühlwasser oder mit Kühlluft beschickt. Die gekühlten Abgase sind volumenmäßig erheblich reduziert und können dann in einem Aktivkohlefilter, vorzugsweise ergänzt durch ein Elektrofilter, gereinigt werden, ohne daß es eines Nachverbrennungs-Katalysators bedarf.The innovative design of the heat exchanger is not limited to specific areas of application. It is particularly suitable for heat exchangers that are subject to higher temperatures and mechanical stress and are welded together from sheet steel. Examples include gas-gas heat exchangers, liquid-liquid heat exchangers, for example in laundries, gas coolers that are operated with cooling water, and also, for example, according to claim 9, exhaust gas coolers in the exhaust of an internal combustion engine. In this case, the partition walls would expediently consist of chrome-nickel steel sheet, and the heat exchanger would be supplied with cooling water or cooling air. The cooled exhaust gases are significantly reduced in volume and can then be cleaned in an activated carbon filter, preferably supplemented by an electrostatic filter, without the need for an afterburning catalyst.

Das Material des Wärmetauschers ist nicht auf Blech beschränkt, beispielsweise kommt auch Kunststoff in Betracht.The material of the heat exchanger is not limited to sheet metal; plastic, for example, can also be used.

Wird der Wärmetauscher zur Erwärmung eines zuströmenden Mediums eingesetzt, so kann am Ausgang dieses Mediums eine verstellbare Stauklappe angeordent sein, die die Durchflußgeschwindigkeit beeinflußt, so daß die Ausgangstemperatur dieses Mediums gesteuert oder auch geregelt werden kann.If the heat exchanger is used to heat an incoming medium, an adjustable flap can be arranged at the outlet of this medium, which influences the flow rate so that the outlet temperature of this medium can be controlled or regulated.

Nach Anspruch 11 wechseln sich Wärmetauscherkörper und Sammelräume über die Länge des Wärmetauschers ab, wobei bei jeder Sammelraum-Ebene eine Durchmischung und Neuverteilung jedes der Medienströme zwischen den in den betreffenden Sammelraum mündenden Kanälen erfolgt.According to claim 11, heat exchanger bodies and collecting spaces alternate over the length of the heat exchanger, with each collecting space level resulting in mixing and redistribution of each of the media flows between the channels leading into the relevant collecting space.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Weiterbildungen der Neuerung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen:Further details, advantages and developments of the innovation emerge from the following description of preferred embodiments with reference to the drawing. They show:

Fig. 1 in teilweise auseinandergezogener perspektivischer Darstellung eine besonders bevorzugte Aus führungs form des neuerungsgemäßen Wärmetauschers;Fig. 1 shows a partially exploded perspective view of a particularly preferred embodiment of the heat exchanger according to the innovation;

Fig. 2 einen Schnitt in einer Ebene II-II in Fig. 1;
Fig. 3 eine Draufsicht auf die in Fig. 1 zusammenhängend dargestellten Teile des Wärmetauschers, aus einer EbeneFig. 2 is a section along a plane II-II in Fig. 1;
Fig. 3 is a plan view of the parts of the heat exchanger shown in Fig. 1, from a plane

III-III gesehen;
Fig. 4 eine perspektivische Veranschaulichung des Prinzips derIII-III seen;
Fig. 4 a perspective illustration of the principle of

Neuerung;
Fig. 5 eine Draufsicht entsprechend Fig. 2 auf eine abgewandelteInnovation;
Fig. 5 is a plan view corresponding to Fig. 2 of a modified

Ausführungsform;
Fig. 6 eine perspektivische Teildarstellung einer weiterhinembodiment;
Fig. 6 is a perspective partial view of a further

abgewandelten Ausführungsform;
Fig. 7 eine schematische Darstellung vergleichbar Fig. 2 inmodified embodiment;
Fig. 7 is a schematic representation comparable to Fig. 2 in

vergrößertem Maßstab unter Darstellung mehrerer Abwandlungen;
Fig. 8 einen Querschnitt durch Trennwände des Wärmetauschers zur Veranschaulichung von deren Verbindung mit einer Trennplatte.enlarged scale showing several variations;
Fig. 8 shows a cross-section through partition walls of the heat exchanger to illustrate their connection with a partition plate.

Die Fig.&eegr; 1 bis 3 zeigen einen insgesamt zylinder- oder rohrförmigen Wärmetauscher mit einem entlang seiner axialen Länge zentral angeordneten Tauscherkörper 1, der, in Radialrichtung abwechselnd, aus konzentrisch umeinander liegendenden ersten Kanälen 2 und zweiten Kanälen 3 besteht, die durch ineinandergestellte zylinderrohrförmige konzentrisch angeordnete Trennwände 4 voneinander abgetrennt sind. Als Beispiel sei angenommen, daß die ersten Kanäle 2 dem axialen Durchfluß eines abzukühlenden ersten Mediums und die zweiten Kanäle 3 dem entgegengesetzt gerichteten axialen Durchfluß eines anzuwärmenden zweiten Mediums dienen. Beim dargestellten Beispiel bestehen die Trennwände 4 aus Stahlblech einer Stärke von 0,5 mm oder 1 mm und haben die zylinderringförmigen Kanäle eine Ringbreite von 10 mm. Dies sind jedoch beispielhafte Angaben, die nach Erfordernissen des Einzelfalls gewählt werden. Insbesondere können die ersten Kanäle und die zweiten Kanäle auch unterschiedliche Ringdicken aufweisen. Der Durchmesser des Tauscherkörpers 1 kann im Zentimeterbereich oder im Meterbereich liegen. Die Zeichnung zeigt zur besseren Veranschaulichung nur wenige Ringkanä-Figures 1 to 3 show an overall cylindrical or tubular heat exchanger with an exchanger body 1 arranged centrally along its axial length, which consists, alternating in the radial direction, of first channels 2 and second channels 3 arranged concentrically around one another, which are separated from one another by concentrically arranged cylindrical tubular partition walls 4 placed inside one another. As an example, it is assumed that the first channels 2 serve for the axial flow of a first medium to be cooled and the second channels 3 serve for the oppositely directed axial flow of a second medium to be heated. In the example shown, the partition walls 4 are made of sheet steel with a thickness of 0.5 mm or 1 mm and the cylindrical ring-shaped channels have a ring width of 10 mm. However, these are exemplary details that are selected according to the requirements of the individual case. In particular, the first channels and the second channels can also have different ring thicknesses. The diameter of the exchanger body 1 can be in the centimeter range or in the meter range. For better illustration, the drawing shows only a few ring channels.

5
le, in der Praxis kann deren Zahl jedoch in die Hunderte gehen.5
le, but in practice their number can run into the hundreds.

Sämtliche zylinderförmigen Trennwände 4 des Tauscherkörpers l, ebenso wie dessen zylindrische Außenwand 5, enden in beiderseitigen Zylinder-Stirnflächen. An diese Stirnflächen schließen sich zwei Sammelräume 10, die mit den ersten Kanäle 2 kommunizieren, und zwei Sammelräume 11, die mit den zweiten Kanälen 3 kommunizieren, an. Die Sammelräume 10 und 11 sind durch Trennplatten 12 voneinander getrennt, die kreuzförmige diametral und beim dargestellten Beispiel unter rechtem Winkel zueinander angeordnet sind und die von einer zylindrischen Außenwand 13, die die zylindrische Außenwand 5 in Axialrichtung verlängert, eingeschlossenen Raum in vier Quadranten teilt, die die vier Sammelräume 10 und 11 bilden. Die zylindrische Außenwand 13 ist in Fig. 1 halbdurchsichtig dargestellt.All cylindrical partition walls 4 of the exchanger body l, as well as its cylindrical outer wall 5, end in cylinder end faces on both sides. These end faces are followed by two collecting spaces 10, which communicate with the first channels 2, and two collecting spaces 11, which communicate with the second channels 3. The collecting spaces 10 and 11 are separated from one another by partition plates 12, which are arranged in a cross-shaped manner, diametrically and, in the example shown, at right angles to one another, and which divide the space enclosed by a cylindrical outer wall 13, which extends the cylindrical outer wall 5 in the axial direction, into four quadrants, which form the four collecting spaces 10 and 11. The cylindrical outer wall 13 is shown semi-transparent in Fig. 1.

Im Bereich der Sammelräume 10 sind die ersten Kanäle 2 durch - in der Zeichnung durch eine Schraffur veranschaulichte - ringabschnittförmige Abdeckstreifen 14 dicht verschlossen und im Bereich der Sammelräume 11 sind die zweiten Kanäle 3 durch ebenso gestaltete und dargestellte Abdeckstreifen 15 dicht verschlossen. Die Abdeckstreifen sind mit den Trennwänden 4 dicht verschweißt und enden an radialen Linien an der unteren Kante der die betreffenden Sammelräume begrenzenden Trennplatten 12, mit denen sie dicht verschweißt sind. An jeder Stelle der unteren Kante der Trennplatten 12 befindet sich somit auf der einen Seite ein offener Kanal und auf der anderen Seite ein durch einen Abdeckstreifen geschlossener Kanal. In Fig. 1 ist nur die oben dargestellte Seite des Tauscherkörpers 1 im einzelnen dargestellt, die in der Zeichnung untere Seite ist in grundsätzlich gleicher Weise, jedoch komplementär gestaltet; die den Ringabschnitten, die auf der oben dargestellten Seite verschlossen sind, entsprechenden unteren Abschnitte sind dort offen, und die oben offenen Ringabschnitte sind an der Unterseite durch Abdeckstreifen geschlossen, so daß keine rein axialen Strömungslinien durch den Tauscherkörper 1 verlaufen.In the area of the collecting spaces 10, the first channels 2 are tightly sealed by ring-section-shaped cover strips 14 - illustrated in the drawing by hatching - and in the area of the collecting spaces 11, the second channels 3 are tightly sealed by cover strips 15 of the same design and representation. The cover strips are tightly welded to the partition walls 4 and end at radial lines on the lower edge of the partition plates 12 that delimit the relevant collecting spaces, to which they are tightly welded. At each point on the lower edge of the partition plates 12, there is thus an open channel on one side and a channel closed by a cover strip on the other side. In Fig. 1, only the side of the exchanger body 1 shown above is shown in detail, the lower side in the drawing is designed in basically the same way, but complementarily; the lower sections corresponding to the ring sections that are closed on the side shown above are open there, and the ring sections that are open at the top are closed on the underside by cover strips, so that no purely axial flow lines run through the exchanger body 1.

In den Kanälen 2 und 3 befinden sich zur Stabilisierung streifen-In channels 2 and 3 there are strip-shaped stabilizing elements.

förmige Abstandshalter 17 und 18, die jeweils die Kanalbreite zwischen zwei Trennwänden überbrücken und beiderseits angeheftet sind. Die Abstandshalter 17 befinden sich in den ersten Kanälen und die Abstandshalter 18 in den zweiten Kanälen 3. Sie liegen, von Trennwand zu Trennwand abwechselnd, in zwei aufeinander senkrechten Ebenen, die die Winkel der Ebenen der Trennplatten 12 halbieren. In jedem Quadrant sind nur entweder die Abstandshalter 17 oder die Abstandshalter 18 sichtbar, die jeweils anderen Abstandshalter sind durch die Abdeckstreifen 14 bzw. 15 verdeckt.shaped spacers 17 and 18, which each bridge the channel width between two partition walls and are attached on both sides. The spacers 17 are located in the first channels and the spacers 18 in the second channels 3. They lie, alternating from partition wall to partition wall, in two mutually perpendicular planes that bisect the angles of the planes of the partition plates 12. In each quadrant, only either the spacers 17 or the spacers 18 are visible, the other spacers are covered by the cover strips 14 and 15, respectively.

Die Abstandshalter 17 und 18 bewirken nicht nur, gemeinsam mit den aufgeschweißten Trennplatten 12, eine Stabilisierung der Wärmetauscherstruktur, sondern zugleich eine Führung der Medien, die aufgrund dieser streifenförmigen Abstandshalter auf bestimmte Sektoren des Wärmetauscherkörpers beschränkt sind und hierbei eine Umlenkung erfahren, wobei da, wo am einen Ende ein Eintritt möglich ist, der jeweilige Kanal am anderen Ende durch einen Abdeckstreifen geschlossen ist, so daß das Medium außer seiner Axialbewegung auch noch eine gewisse Umlauf bewegung ausführen muß, um in den zutreffenden Sammelraum 10 oder 11 zu gelangen. Die Sammelräume 10 und 11 auf der einen Seite des Tascherkörpers sind deshalb im Vergleich zu den Sammelräumen 10 und 11 auf der anderen Seite des Tauscherkörpers um 90° verdreht angeordnet.The spacers 17 and 18 not only stabilize the heat exchanger structure together with the welded-on separating plates 12, but also guide the media, which are limited to certain sectors of the heat exchanger body due to these strip-shaped spacers and are thereby deflected, whereby where entry is possible at one end, the respective channel is closed at the other end by a cover strip, so that the medium must also perform a certain orbital movement in addition to its axial movement in order to reach the relevant collecting space 10 or 11. The collecting spaces 10 and 11 on one side of the exchanger body are therefore arranged rotated by 90° compared to the collecting spaces 10 and 11 on the other side of the exchanger body.

Die Sektorenwinkel der Sammelräume 10 und 11 sind zweckmäßigerweise auf die Kanalbreiten der Kanäle 2 und 3 und auf die beiderseitigen Durchflußmengen abgestimmt, da sie die Austrittsfläche aus den Kanälen begrenzen. Bei gleichen Sektorenwinkeln sind die Austrittsflächen den Kanalquerschnitten proportional. The sector angles of the collecting chambers 10 and 11 are appropriately matched to the channel widths of channels 2 and 3 and to the flow rates on both sides, as they limit the exit area from the channels. With the same sector angles, the exit areas are proportional to the channel cross-sections.

Bei geringeren Erfordernissen an die mechanische Stabilität können als Sektoren der Sammelräume auch Halbzylinder, bei höheren Anforderungen auch beispielsweise Sextanten oder Oktanten gewählt werden.If the requirements for mechanical stability are lower, half cylinders can also be selected as the sectors of the collecting chambers, and if the requirements are higher, sextants or octants can also be selected.

Die Trennplatten 12 sind dicht mit der zylindrischen Außenwand 13 verschweißt und an der Stirnseite sind über den Sammelräumen 10, die mit den ersten Kanälen 2 kommunizieren, Sektorenplatten 22The separating plates 12 are tightly welded to the cylindrical outer wall 13 and on the front side above the collecting chambers 10, which communicate with the first channels 2, there are sector plates 22

aufgeschweißt, die Durchgangsöffnungen 23 mit Anschlußflanschen zur Befestigung eines Hosenrohrs 24 haben, das zu einem gemeinsamen Anschluß 25 führt. Das Hosenrohr 24 befindet sich in einem Gehäuseabschnitt 26, der mit seinem das Hosenrohr umgebenden Raum mit den Sammelräumen 11 kommuniziert und außerdem einen Anschluß 27 nach außen hat. Am anderen Ende des Wärmetauschers befinden sich entsprechende Einheiten, wobei dort das Hosenrohr 24 gegenüber dem erst beschriebenen Hosenrohr um 90° verdreht ist. Die Anschlüsse 25 dienen der Durchleitung des einen Mediums und die Anschlüsse 27 der Durchleitung des anderen Mediums. Eine Strömungssteuerung z.B. in Form einer Stauklappe 28, die an den Strömungsausgang des zu erwärmenden Mediums anschließt, kann dazu verwendet werden, dessen Verweildauer im Tauscherkörper zu erhöhen und damit dessen Wärmeaufnahme zu erhöhen. Durch Verstellung der Klappe 29 ergibt sich eine Temperatursteuerung.welded on, which have through-openings 23 with connection flanges for attaching a Y-pipe 24, which leads to a common connection 25. The Y-pipe 24 is located in a housing section 26, which communicates with the collecting spaces 11 with its space surrounding the Y-pipe and also has a connection 27 to the outside. At the other end of the heat exchanger there are corresponding units, with the Y-pipe 24 being rotated by 90° compared to the Y-pipe described above. The connections 25 are used to pass through one medium and the connections 27 to pass through the other medium. A flow control, e.g. in the form of a flap 28, which is connected to the flow outlet of the medium to be heated, can be used to increase its residence time in the exchanger body and thus increase its heat absorption. Temperature control is achieved by adjusting the flap 29.

Der sehr kompakte Wärmetauscher kann mit hervorragendem Wirkungsgrad im Gegenstrom betrieben werden, die an seinen Enden ansetzenden Konstruktionsteile für die getrennte Zu- und Ableitung der beiden Medienstörme sind relativ einfach und mit wenigen Schweißnähten herstellbar, wodurch auch keine Probleme hinsichtlich der Dichtheit auftreten. Beispielsweise haben die rohrförmigen Trennwände je nur eine Längs-Schweißnaht. Aufgrund des koaxialen Aufbaus ergeben sich auch keine nennenswerten thermischen Spannungen. Die ineinanderstehenden Rohre sind durch die aufgeschweißten Trennplatten 12 und durch die eingehefteten Abstandshalter 17 und 18 stabil in ihrer Lage gehalten und können im Bedarfsfall auch höheren Drücken standhalten. Durch Bau des Wärmetauschers in größeren Durchmessern und größeren Längen können erhebliche Kapazitäten geschaffen werden.The very compact heat exchanger can be operated in countercurrent with excellent efficiency. The structural parts at its ends for the separate supply and discharge of the two media streams are relatively simple and can be manufactured with just a few welds, which means that there are no problems with tightness. For example, the tubular partition walls each have only one longitudinal weld. Due to the coaxial structure, there are no significant thermal stresses. The pipes, which are placed one inside the other, are held in place by the welded-on partition plates 12 and the attached spacers 17 and 18 and can also withstand higher pressures if necessary. Considerable capacities can be created by building the heat exchanger in larger diameters and longer lengths.

Die Trennplatten 12 sind am einfachsten dadurch hergestellt, daß Blechplatten um 90° gefalzt werden und diese beiden Falzstücke dann entlang der Falzkante zusammengeschweißt werden (Fig. 2).The easiest way to produce the separating plates 12 is to fold sheet metal plates by 90° and then weld these two folded pieces together along the folded edge (Fig. 2).

Die einzelnen Gehäuseabschnitte des Tauschers sind durch nicht dargestellte Mittel, beispielsweise Flansche und Verschraubungen, miteinander verbunden. Auf die Kombination des Tauscherkörpers 1The individual housing sections of the exchanger are connected to one another by means not shown, such as flanges and screw connections. The combination of the exchanger body 1

mit einen Gehäuseabschnitt aus den Trennplatten 12 und der Außenwand 13, aber ohne die Sektorenplatten 22, kann auch wiederum eine Kombination 1+13 aufgesetzt werden. Im zwischen den beiden Tauscherkörpern 1 liegenden Abschnitt findet dann ein gewisser Ausgleich zwischen den bisher innen und bisher außen fließenden Medienstrom-Anteilen statt.with a housing section made of the separating plates 12 and the outer wall 13, but without the sector plates 22, a combination 1+13 can also be set up. In the section between the two exchanger bodies 1, a certain balancing then takes place between the media flow components that previously flowed inside and outside.

Die koaxiale Anordnung und die endseitige Unterteilung in Sektoren, insbesondere, wie beim dargestellten Beispiel, in Quadranten, stellt ein bevorzugten Konstruktionsbespiel mit verschiedenen spezifischen Vorteilen dar. Die neuerungsgemäße getrennte Zu- und Ableitung der Medienströme ist jedoch nicht auf diese Konstruktion beschränkt. Fig. 4 zeigt nochmal allgemein das Prinzip, und zwar ohne Rücksicht auf Form, Zahl und Anordnung der Kanäle und Trennplatten. Es sind dort vier erste Kanäle 2 und vier zweite Kanäle 3 dargestellt, außerdem die beiden Sammelräume 10 und 11, die beiderseits der Trennplatte 12 liegen. Der Sammelraum 10 kommuniziert mit den ersten Kanälen 2 und der Sammelraum 11 mit den zweiten Kanälen 3, während die jeweils andere Kanalart durch die - wiederum durch Schraffur kenntlich gemachten - Abdeckstreifen 14 und 15 für den jeweiligen Sammelraum gesperrt ist. Die Abdeckstreifen 14 und 15 sind rechteckige Materialstreifen, die mit ihren Längskanten dicht mit den Trennwänden 4 verschweißt und mit ihren Stirnkanten dicht mit der Trennplatte 12 verschweißt sind.The coaxial arrangement and the end-side division into sectors, in particular, as in the example shown, into quadrants, represents a preferred design example with various specific advantages. However, the new separate supply and discharge of the media flows is not limited to this design. Fig. 4 shows the principle again in general, without taking into account the shape, number and arrangement of the channels and dividing plates. Four first channels 2 and four second channels 3 are shown there, as well as the two collecting spaces 10 and 11, which are located on either side of the dividing plate 12. The collecting space 10 communicates with the first channels 2 and the collecting space 11 with the second channels 3, while the other type of channel is blocked off for the respective collecting space by the cover strips 14 and 15 - again indicated by hatching. The cover strips 14 and 15 are rectangular material strips which are welded tightly with their longitudinal edges to the partition walls 4 and welded tightly with their front edges to the partition plate 12.

Fig. 5 zeigt wiederum eine zentralsymmetrische Konfiguration, jedoch in Form eines Tauscherkörpers 31 in Form eines Quaders, der aus konzentrisch ineinander angeordneten Rechteckrohren besteht. An den Enden des Tauscherkörpers 31 ist ein Stern aus sechs Trennplatten 32 aufgebracht. Die durch Abdeckstreifen geschlossenen Oberseiten der Kanäle sind durch eine Schraffur gekennzeichnet. Aufgrund der ebenen Trennwände der Rechteckrohre eignet sich ein solcher Tauscherkörper insbesondere für Anwendungen mit niedrigen Druckdifferenzen. Wiederum ist in der Praxis die Zahl der ineinandergeschachtelten Kanäle weit höher, als hier dargestellt.Fig. 5 again shows a centrally symmetrical configuration, but in the form of an exchanger body 31 in the shape of a cuboid, which consists of rectangular tubes arranged concentrically one inside the other. A star made of six separating plates 32 is attached to the ends of the exchanger body 31. The upper sides of the channels, which are closed by cover strips, are marked by hatching. Due to the flat separating walls of the rectangular tubes, such an exchanger body is particularly suitable for applications with low pressure differences. Again, in practice, the number of nested channels is much higher than shown here.

Fig. 6 zeigt einen Parallelplatten-Wärmetauscher mit einem Tauscherkörper 35, an dessen beiden Enden Trennplatten 36 aufge-Fig. 6 shows a parallel plate heat exchanger with an exchanger body 35, at both ends of which separating plates 36 are mounted.

schweißt sind, die wiederum die unterschiedlichen Sammelräume gegeneinander abteilen. Den Gehäuseabschnitten 13 und 26 entsprechende Gehäuseteile sind nicht mit dargestellt.welded, which in turn separate the different collecting chambers from each other. Housing parts corresponding to housing sections 13 and 26 are not shown.

Die Fig.&eegr; 7 und 8 veranschaulichen noch Einzelheiten der Konstruktion. Fig. 7 betrifft einen Wärmetauscher, der erheblichen TemperatürSchwankungen unterworfen ist. Die Trennplatten 12 sind hierbei mit den Falten 38 versehen, wobei drei verschiedene Ausführungsformen dargestellt sind, nämlich Dehnfalten über sämtlichen Kanälen in gleicher Richtung, Dehnfalten über sämtlichen Kanälen in abwechselnd entgegengesetzter Richtung, so daß im Bereich der Trennwände kein Knick vorhanden ist, und eine Verlegung in leichten Bögen. Die Dehnfalten sind in der Zeichnung zur besseren Veranschaulichung übertrieben dargestellt und sind nur in extremen Fällen erforderlich.Figures 7 and 8 illustrate further details of the construction. Figure 7 relates to a heat exchanger that is subject to considerable temperature fluctuations. The separating plates 12 are provided with folds 38, whereby three different embodiments are shown, namely expansion folds over all channels in the same direction, expansion folds over all channels in alternating opposite directions so that there is no kink in the area of the separating walls, and laying in slight curves. The expansion folds are exaggerated in the drawing for better illustration and are only necessary in extreme cases.

Fig. 8 zeigt zwei unterschiedliche Konstruktionen beim Verschweißen der Trennwände mit den Trennplatten. In Fig. 8 ist rechts die auch in den Fig.&eegr; 1 bis 6 zugrundegelegte Struktur dargestellt, bei der die Trennwände 4 durch jeweils einen der Abdeckstreifen 14 oder 15 überdeckt sind, so daß die Trennplatten 12 im wesentlichen mit einer geraden Unterkante angeschweißt werden können. Links in Fig. 8 ist die Struktur dargestellt, bei der die oben zu schließenden Trennwände 4 spitz zusammengeführt sind und entlang einer Kante 39 miteinander verschweißt sind. In diesem Fall ist an der unteren Kante der betreffenden Trennplatte 12 ein komplementär geformter Ausschnitt 40 angebracht. Die dichte Schweißnaht folgt der Kante dieses Ausschnitts.Fig. 8 shows two different designs for welding the partition walls to the partition plates. In Fig. 8, the structure on the right is shown, which is also the basis for Figs. 1 to 6, in which the partition walls 4 are covered by one of the cover strips 14 or 15, so that the partition plates 12 can be welded on with essentially a straight lower edge. On the left in Fig. 8, the structure is shown in which the partition walls 4 to be closed at the top are brought together at a point and welded together along an edge 39. In this case, a complementarily shaped cutout 40 is made on the lower edge of the relevant partition plate 12. The tight weld seam follows the edge of this cutout.

Claims

10 Protection claims

1. Heat exchanger with a heat exchanger body (1, 31, 35) in the form of a package of locally alternating first and second channels (2, 3) which are separated from one another by partition walls (4) for the flow of a first or a second medium, and with end-side collecting spaces (10, 11) which each communicate only with the first or only with the second channels and have a connection to the outside, characterized in that at opposite outlet and inlet ends of the heat exchanger body (1, 31, 35) there are partition plates (12) which separate the collecting spaces (10, 11) of the respective end from one another, run transversely to the partition walls (4) of the channels (2, 3), and that on one side of the individual partition plate (12) the ends of the first channels (2) and on the other side of the individual partition plate (12) the ends of the second channels (3) are tightly sealed. (at 17, 18) .

2. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the partition walls (4) are arranged so as to encircle an axis, with channels (2, 3) of annular cross-section running in the axial direction, and at the axial ends form end surfaces, to which the partition plates (12) are attached, which delimit sectors in relation to the axis, which represent the end-side collecting spaces (10, 11) (Fig. 1, 5).

3. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the partition walls are arranged in an arc around an axis, with channels of ring-segment-shaped cross-section running in the axial direction, and at the axial ends they form end surfaces to which the partition plates are attached, which delimit sectors in relation to the axis, which represent the end-side collecting spaces.

4. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the partition walls (4) lie in a longitudinal direction and define essentially flat parallel channels and are connected to the

Side edges form end surfaces to which the separating plates (36) are attached, which are arranged parallel to one another at intervals and delimit cuboid-shaped collecting spaces (Fig. 6).

5. Heat exchanger according to claim 2 or 3, characterized in that the partition walls (4) have the shape of circular cylinders (Fig. 1) or circular cylinder sections.

6. Heat exchanger according to one of claims 2 to 5, characterized in that spacer strips (17, 18) are inserted between the partition walls (4) in the channels (2, 3), namely in axial planes or planes parallel to the partition plates (36), which are each located between the planes of two adjacent partition plates (12, 32, 36).

7. Heat exchanger according to one of claims 1 to 6, characterized in that the separating plates and/or optionally the spacer strips each have slight expansion folds (38) between adjacent separating walls (4).

8. Heat exchanger according to one of claims 1 to ₁₁ , characterized in that alternately all second collecting spaces (10) with the exception of the channels (2, 3) and a connection opening (23) are closed all around and pipes (24) are connected to the connection openings (23), while the intervening collecting spaces (11) and the space around the pipes (24) communicate with each other and have a common connection opening (27) in a surrounding housing (26).

9. Heat exchanger according to one of claims 1 to 8, characterized in that, when it is the cooler for the exhaust gases of an internal combustion engine, an activated carbon filter is connected to the outlet of the heat exchanger.

10. Heat exchanger according to one of claims 1 to 9, characterized in that at the outlet (27) of one of the passageways through the heat exchanger there is a damper flap (28)

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is located.

11. Heat exchanger according to one of claims 1 to 10, characterized in that several heat exchanger bodies (1, 31, 35) alternate with collecting spaces (10, 11).