DK150956B - Varmeveksler med flere roerbundter - Google Patents

Description

150956 i

Opfindelsen angår en varmeveksler med mindst to rørbundter, hvor rørene gennemstrømmes af en væskeformet varmebærer og omstrømmes i tværstrøm af en gasformet varmebærer, og hvor rørenderne fastholdes i rørbunde, der begrænses af væskekamre, og den 5 flydende varmebærer med forskelligt temperaturniveau tilføres til de nævnte mindst to rørbundter.

Sådanne varmevekslere anvendes f.eks. som ladeluftkølere til trykladede forbrændingsmotorer. Ved dieselmotorer, der f.eks. anvendes som skibsmotorer, anvendes som flydende varmebærer -i 10 dette tilfælde som kølemedium - sædvanligvis havvand eller flodvand.

Til optimal energiudnyttelse ønskes det ofte, at også varmt vand, der står til rådighed, anvendes som kølemiddel. Ladeluftkøleren arbejder i sådanne tilfælde med to separate kredsløb, nemlig sædvanligvis med et varmtvandskredsløb og et koldtvandskredsløb. Sådanne apparater kan 15 også anvendes til at forvarme luften ved igangsætning af motoren, i hvilket tilfælde kun varmtvandskredsløbet er i drift. Der vil således i et og samme apparat optræde forskellige varmeudvidelser, der skal imødegås ved særlige foranstaltninger.

Formålet med den i krav 1's kendetegnende del definerede 20 opfindelse er med enkle midler og med sikkerhed at eliminere termodynamisk betingede rørspændinger ved varmevekslere af den indledningsvis nævnte art, der arbejder med flydende varmebærere med forskellige temperaturer.

På tegningen er en udførelsesform for varmeveksleren ifølge 25 opfindelsen anskueliggjort. På tegningen viser:

Fig. 1 et skematisk billede af et snit gennem en varmeveksler i monteret tilstand, fig. 2 et perspektivisk billede af varmeveksleren med delene trukket ud fra hinanden, og 30 fig. 3 et perspektivisk billede af den samme varme veksler i monteret stilling.

I tegningens figurer er ens dele forsynede med samme henvisningstal. Dele, der ikke er af betydning for opfindelsen, såsom forskruninger og tilslutningsledningerne for den flydende varmebæ-35 rer, er udeladt. Varmebærernes strømningsretning er vist med pile.

Den i fig. 1 viste varmeveksler er en ladeluftkøler i sin enkleste form, således som den anvendes ved trykladede forbrændingsmotorer. Den flydende varmebærer, i det foreliggende tilfælde et kølemiddel i form af vand, føres i et varmtvandskredsløb og adskilt 150956 2 herfra i et koldtvandskredsløb. Det kolde vand når i pil retningen ind i vandkammeret 1', gennemstrømmer under varmeoptagelse rørene 2' i bundtet 2, omledes i vandrummet 3' ved hjælp af et ikke vist ledeorgan, gennemstrømmer under yderligere varmeoptagelse rørene 2“ i 5 det samme rørbundt 2 i modstrøm og forlader over vandkammeret 1" køleren i den viste pilretning.

Det varme vand, der kan have en temperatur på 60-120°C, indføres i køleren ved samme side af denne som det kolde vand og gennemstrømmer også et tilsvarende kredsløb, hvor de gennemstrøm-10 mede elementer ligeledes udgøres af vandkamre 4*, 4", rør 5‘, 5" i rørbundtet 5 og et vandrum 6.

Den gasformede varmebærer, i dette tilfælde varm komprimeret luft, indføres i køleren gennem tilgangsluftledningen 7 og forlader køleren over afgangsluftledningen 8. Rørbundterne 2,5 om-15 strømmes herunder i tværstrøm. Under gennemstrømningen gennem køleren ledes luften, der skal afkøles, gennem strømningskanaler, der dannes af nær hinanden anbragte ribber 9. Disse ribber er af hensyn til overskueligheden kun vist delvis og kan både bestå af gennemgående pladeribber, som samtlige rør i et bundt strækker sig igennem, 20 og af ringplader, der er anbragt på de enkelte rør.

Der vælges, som vist, hensigtsmæssigt en tværgennemstrømning gennem køleren, d.v.s. at den varme luft først omstrømmer de rør 5", i hvilke kølevandet har den højeste temperatur, og med fremadskridende køling omstrømmes stadigt koldere rør 5" -5- 2" ·» 2'.

25 Som det ses i fig. 3, er kølerkonstruktionen ifølge op findelsen således indrettet, at de strømningsbegrænsende sidevægge 12,13 sammenskrues direkte med rørbundene 10,11 til en kasse, hvorved der opnås den fordel, at en særskilt bærerramme er unødvendig. Tilgangsluft- og afgangsluftledningerne 7,8 fastgøres langs sidekan-30 terne af rørbundene 10,11 og sidevæggene 12,13 ved hjælp af de antydede forskruninger 14.

De to rørbundter belastes termodynamisk forskelligt under kølerens drift. Rørbundtet 5 bestryges både med varmluft og med varmtvand, medens rørbundtet 2 gennemstrømmes af koldtvand og 35 omstrømmes af forkølet luft. De to rørbundters længdeudvidelser afviger således stærkt fra hinanden.

Rørbundenes afstand fra hinanden bestemmes af bredden af de fast indspændte sidevægge, der ligeledes udsættes for varmeud-videlser, men alligevel skal det princip bibeholdes, at sidevæggene 150956 3 12,13 og luftledningerne 7,8 skal fastgøres til en og samme tilslutningsplade, her rørbunden 10 henholdsvis 11.

Ved stift indspændte rør ville det "varme" rørbundt 5 udsættes for en for stor trykbelastning, hvorimod det "kolde" rør-5 bundt 2 ville blive udsat for utilladelige trækbelastninger.

Ved hjælp af opfindelsen løses dette problem under bibeholdelse af det princip, ved hvilket rørbundene indspændes stift.

Hertil er rørene i hvert bundt 2 henholdsvis 5 ved deres ene ende indvalsede i rørbundene 10 henholdsvis 11, der har en bærende 10 funktion, medens de ved deres anden ende er anbragte i rørbunde 10' henholdsvis 11', som ikke kan udøve kraftpåvirkninger pi kølerkonstruktionen.

I fig. 2 ses de sidstnævnte "bevægelige" rørbunde 10', 11', der er dimensionerede på en sådan måde, at der er tilstrækkelig plads 15 til påskruning af dæksler 1,6 for vandkamrene (fig. 3).

For at kølerens længde i rørretningen ikke skal blive større end længden af en varmeveksler med ved begge ender stift indspændte rørbundter, har de bærende rørbunde 10,11 passende dimensionerede udsparinger 15,16 til optagelse, føring og lejring af de bevæge-20 lige rørbunde 10',11' (fig. 2).

Der kan under hensyn til de senere optrædende udvidelser vælges sådanne rørlængder for begge rørbundterne, at de mod luftkanalen vendende sider af rørbundene 10,11' henholdsvis 10',11 under kølerens drift flugter med hinanden og således danner strømnings-25 gunstige glatte vægflader.

Dersom man ikke vælger sådanne forskellige rørlængder, hvilket ikke vil forringe funktionsdygtigheden af varmeveksleren ifølge opfindelsen, vil det i fig. 2 og 3 ses, at køleren består af to ens elementer 1,10',2,11,3 henholdsvis 4,10,5,11',6, der blot skal 30 skydes ind i hinanden og sammenskrues med sidevæggene 12,13 og luftledningerne 7,8.

For at forhindre komprimeret luft i at undslippe fra køleren føres de bevægelige rørbunde 10*, 111 gastæt i deres udsparinger 15,16. Hertil har rør bundenes sidekanter noter, hvori der indlægges 35 tætningsorganer, f.eks. runde tætningslister 17.

Varmeveksleren kan også tænkes udført som et flerstrømsapparat, f.eks. med tre eller fire i luftens strømningsretning efter hinanden anbragte rørbundter. Heller ikke tværstrømsføringen af varmebærerne og kølemidlets tilførsel og bortledning ved samme ende 4 150956 ér én bétingélsé. Endvidere vil apparatet i stedet for· at virke som køler virke lige så godt som forvarmer for et gasformet arbejdsmedi-um. Hertil behøver kun koldtvandskredsløbet være sat ud af drift.

Claims (3)

150956 Patentkrav.

1. Varmeveksler med mindst to rørbundter (2,5), hvor rørene gennemstrømmes af en væskeformet varmebærer og omstrømmes 5. tværstrøm af en gasformet varmebærer, og hvor rørenderne fastholdes i rørbunde (10,10',11,11'), der begrænses af væskekamre, og den flydende varmebærer med forskelligt temperaturniveau tilføres til de nævnte mindst to rørbundter, kendetegnet ved, at hvert rørbundts (2,5) ene rørbund (10', 11') er anbragt varmebevægeligt i 10 en udsparing (15,16) i det andet rørbundts (5,2) anden rørbund (10,11).

2. Varmeveksler ifølge krav 1, kendetegnet ved, at de to rørbundters (2,5) varmebevægeligt anbragte rørbunde (10‘, 11. er forsynede med påskruelige dæksler (11,6), der kan stikkes 15 gennem udsparingerne (15,16).

3. Varmeveksler ifølge krav 1, kendetegnet ved, at de to rørbundters (2,5) varmebevægeligt anbragte rørbunde (10', 11. føres gastæt i deres tilhørende udsparinger (15,16).