EP0351606B1 - Wärmetauscher mit gegenläufig durchströmten Rohren oder dergleichen - Google Patents

Wärmetauscher mit gegenläufig durchströmten Rohren oder dergleichen Download PDF

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EP0351606B1
EP0351606B1 EP89111903A EP89111903A EP0351606B1 EP 0351606 B1 EP0351606 B1 EP 0351606B1 EP 89111903 A EP89111903 A EP 89111903A EP 89111903 A EP89111903 A EP 89111903A EP 0351606 B1 EP0351606 B1 EP 0351606B1
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heat exchanger
tubes
hood
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EP89111903A
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Werner Hensel
Klaus Daiber
Manfred Milbredt
Joao-Manuel Rodriques Alves
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N.V. VAILLANT S.A.
VAILLANT-SCHONEWELLE B.V.
Vaillant Austria GmbH
Vaillant GmbH
Vaillant SARL
Vaillant Ltd
Original Assignee
Vaillant Austria GmbH
Nv Vaillant Sa
Joh Vaillant GmbH and Co
Vaillant GmbH
Vaillant SARL
Vaillant Ltd
Vaillant-Schonewelle BV
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/26—Arrangements for connecting different sections of heat-exchange elements, e.g. of radiators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02—Header boxes; End plates

Definitions

  • the invention relates to a heat exchanger with tubes that are adjacent to one another, preferably arranged parallel to one another, connected to one another via end-side deflections and flow through one another in opposite directions, the deflections having an outer wall forming a hood covering the end sides of adjacent tubes.
  • the object of the invention is to design the deflections as fluidly as possible as cheaply, and in such a way that their manufacture can be carried out inexpensively and with little expenditure of time and effort.
  • Both walls namely the outer wall forming the hood and / or the inner wall, can be formed, preferably pulled, from sheet metal in a very solid and with sufficient rigidity.
  • these walls can be connected to one another at the edges, for example by a circumferential fold, but also by welding, soldering, gluing or the like.
  • the outer wall forming the hood can be shaped in at least one of its two end regions to form a connecting piece suitable for connecting such a power.
  • this connecting piece is coaxially opposite an end face of one of the tubes of the heat exchanger, so that the flow of a medium flowing in via the connecting piece continues as far as possible in the tubes of the heat exchanger or the flow of the medium emerging from these tubes - likewise without interference - can get into a discharge line.
  • Such a connecting piece can advantageously be designed within the scope of the invention with an oval, in particular elliptical cross-section, the longer axis of which corresponds approximately to the parallel dimension of the part of the outer wall that forms the hood, bulges and encloses a cavity.
  • the sheet metal forming the outer wall can be used in the best possible way for efficient management of the medium used for heat exchange.
  • the connecting piece with a circumferential shoulder can be designed to taper outwards.
  • the illustrations first show the outer wall 1, which is designed as a hood 9, covering the end faces of the two tubes 5 of the heat exchanger to be connected, and the inner wall 2, which extends over these end faces and is penetrated by the cavities 6 of these tubes 5 and bridges the distance between the tubes 5 the connecting piece 3 serving to connect the pipes 5.
  • the inner wall 2 in its regions bridging the distances between the tubes 5 and serving to redirect the heat-exchanging medium carried in these tubes 5, has a concave cross section with a curvature directed against these connecting pieces 3.
  • Both walls ie the outer wall 1 forming the hood 9 and the inner wall 2, can be made of sheet metal, preferably drawn.
  • the outer wall 1 of the deflection can be connected to the inner wall 2 in a flat and sealing manner by means of a fold 4 running all around on the edge, or also by welding, soldering or gluing.
  • the arrangement and shape of the two walls 1 and 2 result in a fluidically very favorable profile for the medium circulating and to be deflected in the cavities 6 of the tubes 5 of the heat exchanger, for example water to be heated.
  • the outer wall 1 of the deflection can extend over the mouths of a group of parallel tubes 5, of which only three tubes 5 are shown, the tube 5 shown on the right in FIG. 3 being the first (or last) is this coulter and is to be connected to a supply or discharge line for the medium flowing through the pipe coulter and is not changed in diameter, in contrast to the embodiment according to FIG. 1, in which the pipe has been expanded.
  • This connecting piece 7 is coaxially opposite to an end face of this (first or last) tube 5, so that the flow of a medium flowing through the tube 5 continues smoothly into the connecting piece 7 and the line 8 (or vice versa from the line 8 into the connecting piece 7 and the pipe 5 continues).
  • the connecting piece 7 can advantageously be designed within the scope of the invention with an elliptical cross section, the longer axis of which corresponds approximately to the parallel dimension a of the hood 9-forming, enclosing a region of the outer wall 1, so that the latter Outer wall 1 forming, deformed sheet metal blank is particularly efficiently used in this way for the deflection of the medium.
  • this connecting piece 7 is profiled according to FIG. 3 with an inwardly directed shoulder 10, which tapers it outwards.

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher mit einander benachbarten, vorzugsweise zueinander parallel angeordneten, über stirnseitige Umlenkungen miteinander verbundenen, von einem Medium nacheinander gegenläufig durchströmten Rohren, wobei die Umlenkungen eine eine die Stirnseiten einander benachbarter Rohre überdeckende Haube bildende Außenwandung aufweisen.
  • Ein derartiger Wärmetauscher ist aus "Elemente des Apparatebaus" von H. Titze, 1963, Springer Verlag, Berlin, Seite 190, bekannt. Die gegenläufig durchströmten Rohre sind dabei innerhalb der Haube durch plattenförmige Elemente, welche von dem Wärmetauschmedium umströmt werden, voneinander getrennt. Nachteilig ist der erhebliche Strömungswiderstand im Bereich dieser Umlenkungen. Der gleiche Nachteil tritt auch bei den in der EP-A-01 14 554 und der FR-A-20 85 308 beschriebenen Umlenkungen bzw. Einlaß-/Auslaßbereichen von Wärmetauschern auf.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, die Umlenkungen strömungstechnisch möglichst günstig zu gestalten, und zwar derart, daß ihre Herstellung kostengünstig und mit geringem Zeit- und Müheaufwand durchführbar ist.
  • Diese Aufgabe wird bei einem Wärmetauscher der eingangs näher bezeichneten Art gemäß der Erfingdung dadurch gelöst, daß die Umlenkungen von einer sich über die Stirnseiten erstreckenden Innenwandung begrenzt sind, wobei in der Innenwandung dem Anschluß an die Rohre dienende Anschlußstutzen geformt sind und die Innenwandung in ihrem den Abstand zwischen den Anschlußstutzen überbrückenden Bereich mit einem gegen diese Stutzen gerichteten konkaven Querschnittswölbung geformt ist.
  • Solche Umlenkungen sind nicht nur sehr einfach und kostensparend aus Blechen durch deren Verformung herstellbar, sondern auch in strömungstechnischer Hinsicht optimal.
  • Beide Wandungen, nämlich die die Haube bildende Außenwandung und/oder die Innenwandung lassen sich sehr solide und mit ausreichender Steifigkeit aus Blech formen, vorzugsweise ziehen.
  • Dies ergibt den weiteren schätzenswerten Vorteil, daß diese Wandungen, zum Beispiel durch eine ringsumlaufende Falzung, aber auch durch Schweißen, Löten, Kleben oder dergleichen, randseitig miteinander verbunden werden können.
  • Zum Anschluß einer Leitung, die das die Rohre durchströmende Medium dem Wärmetauscher zuführt oder es aus dem Wärmetauscher abführt, kann die die Haube bildende Außenwandung in zumindest einem ihrer beiden Endbereiche zu einem für den Anschluß einer solchen Leistung geeigneten Anschlußstutzen geformt sein.
  • Nach einer bevorzugten, strömungstechnisch günstigen Ausführungsform liegt dieser Anschlußstutzen einer Stirnseite eines der Rohre des Wärmetauschers koaxial gegenüber, so daß sich der Strom eines über den Anschlußstutzen zuströmenden Mediums möglichst in den Rohren des wärmetauschers fortsetzt beziehungsweise der Strom des aus diesen Rohren austretenden Mediums - ebenso störungsfrei - in eine Abfuhrleitung gelangen kann.
  • Ein solcher Anschlußstutzen kann im Rahmen der Erfindung vorteilhafterweise mit einem ovalen, insbesondere elliptischen Querschnitt ausgebildet sein, dessen längere Achse etwa der hierzu parallelen Abmessung des die Haube bildenden, ausgewölbten und einen Hohlraum umschließenden Teiles der Außenwandung entspricht. Dadurch kann das die Außenwandung bildende Blech bestmöglich für eine rationelle Führung des dem Wärmetausch dienenden Mediums verwertet werden.
  • Um schließlich den dichtenden Anschluß einer dieses Medium führenden Leitung zu erleichtern, kann der Anschlußstutzen mit einer ringsumlaufenden Absetzung sich nach außen verjüngend gestaltet sein.
  • Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind in den Zeichnungen veranschaulicht und nachstehend anhand dieser Zeichnungen erläutert.
  • Im einzelnen zeigen:
    • Figur 1 im Schnitt nach I-I der Figur 2 eine einzelne Umlenkung, wobei dieser Schnitt durch die Achsen der beiden miteinander zu verbindenden, einander benachbart verlaufenden Rohre des Wärmetauschers geführt ist,
    • Figur 2 zeigt im Schnitt nach II-II der Figur 1 den den Abstand der Rohre überbrückenden Bereich der Umlenkung.
    • Figur 3 ist ein Teilschnitt einer mit einem Leitungsanschluß ausgestatteten Umlenkung nach III-III der Figur 4 und die
    • Figur 4 ist eine Draufsicht nach Pfeil IV der Figur 3.
  • Die Darstellungen zeigen zunächst die die Stirnseiten der beiden zu verbindenden Rohre 5 des Wärmetauschers überdeckende, als Haube 9 ausgebildete Außenwandung 1 und die sich über diese Stirnseiten erstreckende, von den Hohlräumen 6 dieser Rohre 5 durchsetzte und den Abstand zwischen den Rohren 5 überbrückende Innenwandung 2 mit dem dem Anschluß der Rohre 5 dienenden Anschlußstutzen 3.
  • Wie die Figur 2 zeigt, ist die Innenwandung 2 in ihren die Abstände der Rohre 5 überbrückenden, der Umleitung des in diesen Rohren 5 geführten wärmetauschenden Mediums dienenden Bereichen im Querschnitt konkav mit einer gegen diese Anschlußstutzen 3 gerichteten Wölbung geformt.
  • Beide Wandungen, also die die Haube 9 bildende Außenwandung 1 und die Innenwandung 2, können aus Blech gefertigt, vorzugsweise gezogen sein.
  • Die Außenwandung 1 der Umlenkung kann mit der Innenwandung 2 flächig und dichtend durch eine randseitig ringsumlaufende Falzung 4 oder auch eine Schweißung, Lötung oder Klebung verbunden werden.
  • Wie die Darstellungen erkennen lassen, ergeben die beiden Wandungen 1 und 2 in ihrer Anordnung und Formgebung ein strömungstechnisch sehr günstiges Profil für das in den Hohlräumen 6 der Rohre 5 des Wärmetauschers umlaufende und umzulenkende Medium, also zum Beispiel zu erhitzendes Wasser.
  • Wie die Figuren 3 und 4 zeigen, kann sich die Außenwandung 1 der Umlenkung über die Mündungen einer Schar zueinander paralleler Rohre 5 erstrecken, von denen nur drei Rohre 5 dargestellt sind, wobei das in der Figur 3 rechts außen dargestellte Rohr 5 das erste (oder letzte) dieser Schar ist und an eine Zufuhr- oder Abfuhrleitung für das die Rohrschar durchströmende Medium anzuschließen ist und nicht im Durchmesser geändert ist, im Gegensatz zur Ausführung nach Figur 1, in der das Rohr aufgeweitet wurde.
  • Im Bereich dieses außenliegenden Rohres 5 ist nun die die Haube 9 bildende Außenwandung 1 zu einem Anschlußstutzen 7 für jene Leitung 8 geformt, über die das die Rohre 5 durchströmende wärmetauschende Medium entweder dem Wärmetauscher zugeführt oder aus diesem Wärmetauscher abgeführt wird.
  • Dieser Anschlußstutzen 7 liegt einer Stirnseite dieses (ersten bzw. letzten) Rohres 5 koaxial gegenüber, so daß sich der Strom eines das Rohr 5 durchströmenden Mediums störungsfrei in den Anschlußstutzen 7 und die Leitung 8 fortsetzt (oder umgekehrt aus der Leitung 8 in den Anschlußstutzen 7 und das Rohr 5 fortsetzt).
  • Wie die Figur 4 zeigt, kann der Anschlußstutzen 7 im Rahmen der Erfindung vorteilhafterweise mit einem elliptischen Querschnitt ausgebildet sein, dessen längere Achse etwa der hierzu parallelen Abmessung a des die Haube 9 formenden, einen Hohlraum einschließenden Bereiches der Außenwandung 1 entspricht, so daß der diese Außenwandung 1 bildende, verformte Blechzuschnitt auf diese Weise besonders rationell für die Umlenkung des Mediums verwertet wird.
  • Um den Anschluß einer Leitung 8 an diesen Anschlußstutzen 7 zu erleichtern, ist dieser Anschlußstutzen 7 gemäß Figur 3 mit einer einwärts gerichteten Absetzung 10 profiliert, die ihn nach außen verjüngt.

Claims (7)

  1. Wärmetauscher mit einander benachbart, vorzugsweise zueinander parallel angeordneten, über stirnseitige Umlenkungen miteinander verbundenen, von einem Medium nacheinander gegenläufig durchströmten Rohren (5), wobei die Umlenkungen eine, eine die Stirnseiten einander benachbarter Rohre (5) überdeckende Haube (9) bildende Außenwandung (1) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkungen von einer sich über die Stirnseiten erstreckenden Innenwandung (2) begrenzt sind, wobei in der Innenwandung (2) dem Anschluß an die Rohre (5) dienende Anschlußstutzen (3) geformt sind und die Innenwandung (2) in ihrem den Abstand zwischen den Anschlußstutzen (3) überbrückenden Bereich mit einer gegen diese Stutzen (3) gerichteten konkaven Querschnittswölbung geformt ist.
  2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Haube (9) bildende Außenwandung (1) und/oder die Innenwandung (2) aus geformtem, vorzugsweise gezogenem Blech bestehen.
  3. Wärmetauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die Haube (9) bildende Außenwandung (1) mit der Innenwandung (2) durch eine ringsumlaufende Falzung (4), durch Schweißung, Lötung oder Klebung randseitig verbunden ist.
  4. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die die Haube (9) bildende Außenwandung (1) in zumindest einem ihrer beiden Endbereiche zu einem für den Anschluß einer der Zu- oder Abfuhr des die Rohre (5) durchströmenden Mediums dienenden Leitung (8) geeigneten Anschlußstutzen (7) geformt ist.
  5. Wärmetauscher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Anschlußstutzen (7) einer Stirnseite eines der Rohre (5) koaxial gegenüberliegt.
  6. Wärmetauscher nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußstutzen (7) mit einem ovalen, insbesondere elliptischen Querschnitt ausgebildet ist, dessen längere Achse etwa der hierzu parallelen Abmessung (a) des die Haube (9) bildenden, ausgewölbten und einen Hohlraum umschließenden Bereiches der Außenwandung (1) entspricht.
  7. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 4 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußstutzen (7) mit einer ringsumlaufenden Absetzung (10) geformt ist, die ihn nach außen verjüngt.
EP89111903A 1988-07-05 1989-06-30 Wärmetauscher mit gegenläufig durchströmten Rohren oder dergleichen Expired - Lifetime EP0351606B1 (de)

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AT2416/88 1988-09-30

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