EP3489603B1 - Heat exchanger - Google Patents

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EP3489603B1
EP3489603B1 EP17204212.9A EP17204212A EP3489603B1 EP 3489603 B1 EP3489603 B1 EP 3489603B1 EP 17204212 A EP17204212 A EP 17204212A EP 3489603 B1 EP3489603 B1 EP 3489603B1
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EP
European Patent Office
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jacket
insert
channel
web
bar
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EP17204212.9A
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German (de)
French (fr)
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EP3489603A1 (en
Inventor
Rolf Heusser
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Promix Solutions AG
Original Assignee
Promix Solutions AG
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F13/00Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
    • F28F13/06Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media
    • F28F13/12Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media by creating turbulence, e.g. by stirring, by increasing the force of circulation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/0058Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for only one medium being tubes having different orientations to each other or crossing the conduit for the other heat exchange medium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/40Mixing liquids with liquids; Emulsifying
    • B01F23/47Mixing liquids with liquids; Emulsifying involving high-viscosity liquids, e.g. asphalt
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/40Static mixers
    • B01F25/42Static mixers in which the mixing is affected by moving the components jointly in changing directions, e.g. in tubes provided with baffles or obstructions
    • B01F25/43Mixing tubes, e.g. wherein the material is moved in a radial or partly reversed direction
    • B01F25/431Straight mixing tubes with baffles or obstructions that do not cause substantial pressure drop; Baffles therefor
    • B01F25/4319Tubular elements
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F35/00Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
    • B01F35/90Heating or cooling systems
    • B01F35/93Heating or cooling systems arranged inside the receptacle
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/003Multiple wall conduits, e.g. for leak detection
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/40Static mixers
    • B01F25/42Static mixers in which the mixing is affected by moving the components jointly in changing directions, e.g. in tubes provided with baffles or obstructions
    • B01F25/43Mixing tubes, e.g. wherein the material is moved in a radial or partly reversed direction
    • B01F25/431Straight mixing tubes with baffles or obstructions that do not cause substantial pressure drop; Baffles therefor
    • B01F25/43197Straight mixing tubes with baffles or obstructions that do not cause substantial pressure drop; Baffles therefor characterised by the mounting of the baffles or obstructions
    • B01F25/431974Support members, e.g. tubular collars, with projecting baffles fitted inside the mixing tube or adjacent to the inner wall
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/0052Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for mixers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2210/00Heat exchange conduits
    • F28F2210/10Particular layout, e.g. for uniform temperature distribution

Definitions

  • the invention relates to a heat exchanger which can be produced inexpensively and which can also be used as a static mixer, or a static mixer which can also be designed as a heat exchanger at the same time or which can include the function of a heat exchanger.
  • the heat exchanger is particularly suitable for cooling or heating flowable media, for example fluids, it being possible for the fluids to include, for example, viscous or highly viscous fluids, in particular polymers.
  • a flowable medium can be moved over at least one stationary insert element.
  • the insert element usually contains built-in elements which cause a deflection of the fluid flow or the flowable medium that is guided through the interior of the insert element, which is delimited by an insert casing element.
  • a heat transfer fluid flows through the built-in elements.
  • the flowable medium flows through the insert element by creating a pressure gradient.
  • the pressure gradient can be generated, for example, through the use of pumps.
  • a heat exchanger and static mixer which has tubes with a circular cross-section so that heat transfer from the tubes to the material flowing between the tubes can be achieved.
  • the jacket of the heat exchanger, which holds the tubes, must be thick-walled in the case of high internal pressures.
  • the EP 1 123 730 A2 shows a heat exchanger and static mixer which includes pipes as mixing elements.
  • a variant of such a heat exchanger and static mixer is in the EP 1 384 502 A1 shown.
  • the channels for a heat transfer fluid run essentially transversely to the main flow direction.
  • the channels of the EP 1 384 502 A1 run inside finned tubes.
  • the ribs can protrude into the fluid flow in a star shape, for example. There is also a slight deflection or transverse displacement of the fluid flow at these ribs, but this is also limited locally to the area around the ribs. Since a heat transfer fluid does not flow through the ribs, they are also only effective to a limited extent as a heat exchange surface and require a relatively large amount of space. Therefore, a closer packing of tubes through which the heat transfer fluid can flow cannot be realized and the heat exchange surface that can be achieved is correspondingly reduced.
  • the mixing effect occurs through the formation of layers and their rearrangement.
  • Local intermixing should be understood to mean transverse mixing in the immediate vicinity of the finned pipe, that is to say an environment that is limited in size to twice the pipe diameter and takes place at most up to the end of the fins.
  • a plurality of tubes are arranged next to one another transversely to the direction of flow. This means that in the case of two pipes, a maximum of half of the fluid flowing onto the pipes as a secondary partial flow is guided along the edges of the ribs and can thereby cause cross-mixing.
  • a plurality of tubes are arranged next to one another transversely to the main flow direction.
  • the cross-mixing that takes place over only part of the cross-section can also lead to the formation of locally different heat profiles and concentration profiles, which can have the consequence that a homogeneous mixture cannot be achieved with such a heat exchanger and static mixer.
  • a homogeneous mixture can only be guaranteed if part of the fluid is cross-mixed over a large part of the entire cross-section. Adjacent partial flows, which are divided by adjacent web tubes, are not influenced by this mixing, which is why the mixing takes place only locally.
  • a device for static mixing and heat exchange according to EP 2851118 B1 comprises a casing element and a mixer insert, the mixer insert being arranged in the interior of the casing element in the operating state.
  • the mixer insert comprises a first group of bar elements and a second group of bar elements, the first group of bar elements extending along a common first group plane and the second group of bar elements extending along a second common group plane.
  • the group level is thus characterized in that it contains the center axis of the bar elements. At least some of the bar elements have channels, the channels extending from a first end of the bar element to a second end of the bar element.
  • the casing element each contains a corresponding channel which is in fluid-conducting connection with the first and second end of the web element, the transition from at least one of the first and second ends of the web element to the corresponding channel in the casing element taking place without a gap.
  • the static mixers used there typically have to withstand nominal pressures of 50 to 400 bar and temperatures of 50 to 300 degrees Celsius, so that the jacket of the insert element is designed as a thick-walled tube is.
  • the object of the invention is therefore to create a heat exchanger and static mixer which is suitable for processing highly viscous fluids and can withstand a correspondingly high fluid pressure, but is easier to manufacture.
  • the object of the invention is furthermore to provide a heat exchanger with a modular design which can be individually adapted to different fluid pressures.
  • the object of the invention is achieved by a heat exchanger according to claim 1.
  • Advantageous variants of the heat exchanger are the subject matter of claims 2 to 11.
  • a method for operating a heat exchanger is the subject matter of claim 12.
  • a method for producing a heat exchanger is the subject matter of claim 13.
  • the term “for example” relates to exemplary embodiments and / or embodiments, which is not necessarily to be understood as a more preferred application of the teaching of the invention.
  • the terms “preferably”, “preferred” are to be understood by referring to an example from a set of exemplary embodiments and / or embodiments, which is not necessarily to be understood as a preferred application of the teaching of the invention. Accordingly, the terms “for example”, “preferably” or “preferred” can relate to a plurality of exemplary embodiments and / or embodiments.
  • the heat exchanger according to the invention contains a jacket element and an insert element, the insert element being arranged in the interior of the jacket element in the operating state.
  • the insert element has a longitudinal axis which extends essentially in the direction of the flow of the flowable medium. The direction of the flow is referred to below as the main flow direction.
  • the insert element contains an insert casing element and at least one web element, in particular a plurality of web elements.
  • the web element has a first end and a second end. The first end and the second end of the web member are connected to the insert shell member at different locations.
  • the bar element contains a bar element channel, the bar element channel extending from the first end of the bar element to the second end of the bar element.
  • the bar elements can contain bar element channels.
  • the jacket element can contain a jacket channel which is in fluid-conducting connection with the web element channel.
  • An intermediate jacket element is arranged between the insert jacket element and the jacket element.
  • the insert casing element can thus be received in the intermediate casing element, the insert casing element being insertable into the intermediate casing element. After its completion, the insert casing element can be pushed into the intermediate casing element. In the operating state, the intermediate jacket element absorbs the fluid pressures which act on the insert jacket element and are transmitted from the insert jacket element to the intermediate jacket element. It is therefore possible for the insert casing element to have an average wall thickness that is smaller than the mean wall thickness of the intermediate casing element.
  • the insert casing element and the intermediate casing element can be arranged at least partially in contact with one another.
  • the intermediate jacket element can rest on the insert jacket element with a jacket surface proportion of 80% to 100%.
  • the outer jacket surface of the insert jacket element can rest completely on the jacket inner surface of the intermediate jacket element.
  • a further advantage is based on the fact that a single insert element is required, but the heat exchanger can nevertheless be used in a large pressure range of the flowable medium which flows around the web element or elements.
  • the pressure range can range from ambient pressure to a pressure of over 600 bar.
  • the insert element is held in an intermediate jacket element, which is designed for a certain maximum pressure.
  • the insert element can be combined with intermediate jacket elements of different wall thicknesses. With increasing wall thickness, the heat exchanger achieves higher pressure resistance with the same nominal diameter. In other words, it is sufficient to insert the heat exchanger into the corresponding intermediate jacket element and jacket element.
  • intermediate casing elements and casing elements are much easier to manufacture than the insert element, storage can be optimized in that only the insert elements of different nominal diameters and possibly different lengths have to be kept in stock.
  • the intermediate jacket elements and jacket elements can only be manufactured after receipt of the order according to the customer's specifications for the pressure of the flowable medium required by the customer, since they can be manufactured within a short time as required.
  • any arrangements of bar elements can be implemented.
  • the web elements can have any dimensions.
  • the outside of the insert casing element is easily accessible on all sides before it is installed in the intermediate casing element, which makes it possible to connect the web element or web elements to the insert casing element at any point in any spatial direction, for example by soldering, welding, clamping or gluing.
  • the insert casing element contains an insert element casing channel which is connected in a fluid-conducting manner to a web element channel.
  • the insert element jacket channel is connected in a fluid-conducting manner to an intermediate jacket element channel.
  • the intermediate jacket element channel is connected to the jacket channel in a fluid-conducting manner.
  • the jacket channel can extend over 20% to 90% of the jacket inner surface facing the intermediate element.
  • the casing element channel can be in fluid-conducting connection with the bar element channel or the bar element channels.
  • the shell element channel can contain a plurality of shell element chambers.
  • the jacket element channel can contain a feed line for a heat transfer fluid and a discharge line for the heat transfer fluid.
  • each of the shell element chambers can contain either the supply line or the discharge line for the heat transfer fluid.
  • everyone can of the supply lines or discharge lines can be connected to a plurality of intermediate jacket element channels.
  • a casing element chamber can be designed as a heat transfer fluid distributor if the casing element chamber contains a supply line.
  • a shell element chamber can be designed as a heat transfer fluid collector if the shell element chamber contains a discharge line.
  • the web elements can be connected to the insert casing element by gluing, soldering, casting, an additive manufacturing process, welding, clamping, shrinking or combinations thereof. Gluing, soldering or welding can take place from the inside and / or from the outside.
  • the insert casing element and the web elements can be designed in one piece.
  • the insert element and the intermediate jacket element can contain different materials.
  • the wall thicknesses of the insert element and the intermediate jacket element together can be at least 10 mm. In particular, the wall thicknesses of the insert element and the intermediate jacket element together can be at least 20 mm.
  • the bar element channel can run without kinks. According to one embodiment, the bar element channel can merge into the intermediate jacket element channel or channels without kinks.
  • the web elements thus extend over the entire width dimension or the diameter of the casing element.
  • the bar element channels in the bar elements extend from the first end to the second end of the bar element, which directly adjoins the inner wall of the intermediate jacket element.
  • In the intermediate jacket element there is an intermediate jacket element channel which connects to the insert element jacket channel.
  • the web elements can thus be fed with a heat transfer fluid, in particular a heat transfer fluid, from the jacket element through the intermediate jacket element channels of the intermediate jacket element and the insert jacket channels, and the heat carrier fluid can flow through them.
  • the length of the bar element channel corresponds at least to the mean diameter of the insert casing element when the bar element contains the longitudinal axis.
  • the mean diameter corresponds to the inner diameter if the insert casing element is designed as a circular tube.
  • the mean diameter for a angular insert shell element is defined as its circumference / n (pi), it is therefore an equivalent diameter.
  • the length of the bar element channel can in particular be at least 10% greater than the mean diameter when the bar element channel crosses the central axis.
  • the length of this bar element channel can in particular be at least 20% above the mean diameter, particularly preferably at least 30% above the mean diameter.
  • the dimensions of a web element are determined by its length, width and thickness.
  • the length of the web member is measured from the first end of the web member to the second end of the web member.
  • the length of the bar element channel corresponds essentially to the length of the bar element.
  • the width of the bar element is measured essentially transversely to the direction of flow. That is to say, the width extends essentially in a plane which runs normal to the length of the bar element and shows the cross section of the bar element.
  • the cross section of the bar element is characterized by its width and its thickness. The length of at least the longest web element is at least 5 times as great as its width.
  • the width of the web element is 0.5 to 5 times as large as its thickness, advantageously 0.75 to 3 times as large as its thickness. If the width of the web element is 1 to 2 times as large as its thickness, a particularly preferred area results for which particularly good transverse mixing can be achieved.
  • the width of the bar element is defined as the normal distance which extends from the first edge and the second edge of the bar element on the upstream side. The width of the web element on the upstream side can differ from the width measured on the downstream side of the web element.
  • An edge is understood to mean the edge of the web element against which the fluid flows and around which it flows, which extends essentially parallel to the length of the web element.
  • the thickness of the bar element can be variable. The minimum thickness is less than 75% and advantageously less than 50% less than the maximum thickness. The variations can be caused, for example, by ribs, indentations, knobs, wedge-shaped webs or some other unevenness.
  • the web element can be characterized in that there are flat surfaces, convex or concave surfaces in the direction of flow, which offer a contact surface for the flowing fluid. These surfaces aligned in the direction of flow cause an increased Outflow resistance, especially in comparison with a tubular element, which can bring about an improved heat transfer.
  • the bar element channel which runs in the interior of the bar element, preferably has an inner diameter which corresponds to a maximum of 75% of the thickness of the bar element.
  • a plurality of web element channels running essentially in parallel can also be contained in one web.
  • the transition from at least one of the first and second ends of the bar element to the insert casing element takes place without a gap.
  • the bar elements of the insert element and the insert casing element accordingly consist, according to an exemplary embodiment, of a single component, which is preferably produced by a casting process.
  • a smooth transition from the bar element to the insert casing element is characteristic of the property that the transition is free of gaps.
  • roundings can be provided on the edges so that the flow of the pourable material is not impaired during the manufacturing process.
  • the bar element channels run in the interior of the bar elements, so that there is no connection between the channels in the interior of the bar elements and the space which surrounds the bar elements.
  • a monolithic structure consisting of first and second groups of web elements arranged at an angle not equal to zero relative to the main flow direction and an insert casing element firmly connected to at least some of the web elements, which can be designed as a casing tube, is produced at least in segments.
  • an additive manufacturing process can also be used.
  • the recesses of the insert casing element match the outer contour of the web element.
  • the web element can be pushed through the recess of the insert casing element and thus positioned in the interior of the insert casing element.
  • the web element can be connected to the insert casing element by gluing, soldering, welding, clamping, pressing in or shrinking.
  • the web elements have at least partially web element channels through which a heat transfer fluid can flow in the operating state.
  • the bar element channels are not connected to the flowable medium which flows around the bar elements.
  • the web element channels extend from a first end of the web element to a second end of the web element.
  • the insert casing element each contains a corresponding insert element casing channel which is in fluid-conducting connection with the first end and second end of the web element, the transition from at least one of the first and second ends of the web element to the respectively corresponding insert element casing duct in the insert casing element taking place without a gap.
  • the bar element channels for the heat transfer fluid in the bar elements can be produced by the casting process described earlier or an additive manufacturing process, but can also be done by subsequent processing such as eroding or drilling.
  • a casting mold is produced by means of a wax body, applying a ceramic shell to the wax body, then removing the wax and firing the ceramic shell, and when the ceramic shell is fired, it is filled with pourable material.
  • the castable material is solidified by cooling and the ceramic shell is removed after the castable material has solidified.
  • the device can be made of any materials that can be processed in the casting process, such as metal, plastic or ceramic.
  • the web elements are advantageously designed to be rectangular, and the edges can also be rounded. The web elements can, however, also have a different cross-sectional shape from the group of circles, ellipses, rounded rectangles or polygons.
  • the cross-sectional areas can be different in a single bar element or between several bar elements, for example the bar element thickness or the bar element width can vary.
  • the insert casing element can have any closed cross section and / or any geometry, for example it can be designed as a tube or a rectangular channel.
  • a heat transfer fluid can include any liquid such as water or oils, but also a gas such as air.
  • the web elements are arranged at an angle of approximately 25 to 75 degrees, in particular at an angle of approximately 30 to 60 degrees to the main flow direction.
  • the bar elements can form bar element groups, it being possible for the bar elements of each bar element group to be arranged parallel to one another.
  • the Bar elements of a bar element group can be located in a common group level.
  • the first and second group levels intersect.
  • a web element of the first group adjoins a web element of the second group. Adjacent web elements accordingly have a different orientation according to this exemplary embodiment, since they belong to different groups.
  • adjacent web elements cross, since an improved heat exchange can be achieved in this way.
  • the angle between two crossing web elements is advantageously 25 to 75 degrees.
  • Any number of bar elements can be arranged next to each other in a group.
  • the group is characterized in that the center axes of all bar elements span the same or essentially the same group level. In particular, 2 to 20 bar elements, particularly preferably 4 to 12 bar elements, are arranged in parallel in a group.
  • any number of groups of bar elements can be arranged one behind the other as seen in the main flow direction.
  • the groups arranged one behind the other are advantageously arranged in such a way that they overlap in order to accommodate as much active heat exchange surface as possible in a small volume of the apparatus.
  • Overlapping is understood to mean that at least some of the web elements of a first group and some of the web elements of a subsequent group and / or a preceding group are arranged in the same pipe section, viewed in the main flow direction.
  • the projection of the length of the bar element onto the longitudinal axis results in a length L1 and the projection of the overlapping part of the bar elements of the adjacent group onto the longitudinal axis results in a length L2, where L2 is less than L1 and L2 is greater than 0.
  • the tube section under consideration is defined in such a way that it has the length L1, that is to say extends from a centrally arranged web element from its first end to its second end in the projection onto the longitudinal axis.
  • the alignment is changed in such a way that the groups are advantageously arranged offset from one another.
  • two up to and including 20 groups are provided, particularly preferably 4 up to and including 8 groups.
  • the offset between the identically aligned groups is advantageously carried out at an angle of 80 to 100 degrees.
  • the means that the second group is oriented around the longitudinal axis at an angle of 80 to 100 degrees with respect to the first group.
  • groups which contain bar elements that only extend from the inner wall of the casing element to the intersection line with the other group can be arranged specifically in the terminating area of identically aligned parallel groups of bar elements.
  • these groups are referred to as half intersecting bridge groups.
  • the web elements can form a first and a second group.
  • Each of the first and second groups can span a first or second group level.
  • the first group level of the first group can intersect with the second group level of the second group in such a way that a common intersection line is formed which has an intersection point with the longitudinal axis or runs essentially transversely to the longitudinal axis and / or in a plane normal to the intersection line, which contains the longitudinal axis, has a minimum distance from the longitudinal axis.
  • at least one group of web elements can be provided, which extend essentially up to the intersection line.
  • the web elements in a first and second group can touch one another or have spaces between them. A connection of the intermediate spaces with connecting webs arranged transversely to the direction of fluid flow is also possible.
  • the heat transfer fluid is advantageously fed to the jacket element and flows through a jacket channel located in the jacket element.
  • the jacket channel adjoins the intermediate jacket element.
  • the intermediate jacket element has openings which lead to the insert jacket channels. From there, the heat transfer fluid reaches at least some of the bar element channels of the bar elements.
  • the jacket channel can be formed on the inside by the intermediate jacket element and on the outside by the jacket element.
  • An inlet and an outlet for the heat transfer fluid can be provided in the jacket element.
  • the jacket element can contain connections for the supply and discharge of the heat transfer fluid.
  • the jacket channel can have several Contain casing element chambers, wherein the heat transfer fluid can be distributed to a part of the intermediate casing element channels in at least one casing element chamber.
  • the heat transfer fluid from the intermediate jacket element channels can be collected in at least one second jacket element chamber, so that the flow through the heat exchanger is as uniform as possible. It is also possible for heat transfer fluid to flow through different sections or segments of the heat exchanger through separate jacket ducts, so that the heat exchanger contains different sections or segments through which heat transfer fluid at different temperatures can flow. This allows different temperature control in the individual segments. It has been shown that for a high heat transfer in a small apparatus volume with jacket element diameters of 60 mm and more, the heat transfer fluid should flow through at least half of all web elements.
  • both a casting process, an additive manufacturing process, a soldering process, an adhesive process, a shrink-fit process, a clamping process and a welding process can be cost-effective manufacturing processes for bar elements and an insert casing element that is monolithically connected to the web elements without gaps if the insert casing element is from a Is surrounded intermediate jacket element, which can withstand a high pressure load in the operating state.
  • the insert element comprising the insert casing element, can be produced in one piece with the corresponding web elements.
  • the insert element can consist of individual segments which are subsequently connected, for example, by welding or screwed flange connections or by bracing.
  • the external geometry of the bar elements and the bar element geometry and the geometry of the bar element channels for the heat transfer fluid can easily be decoupled.
  • rectangular profiles can advantageously be used for the outer geometry of the web elements and the web element channel geometry can advantageously be selected as a round cross section, that is to say in particular a circular or oval cross section. Therefore, bar elements with an ideal profile for cross-mixing and / or high intrinsic strength can be produced for high maximum fluid pressures. It has been shown that the bar element channels for the heat transfer fluid in the bar elements are advantageously produced after the casting process by erosion and even more advantageously by drilling, so that bar element channels with small diameters can also be produced.
  • the heat transfer and / or the mixing performance in the vicinity of the inner wall of the insert casing element is also significantly improved by the direct transition of the web elements into the insert casing element, since boundary layers of the flowable medium on the inner wall also contribute to achieving an optimal heat transfer or a homogeneous mixture .
  • boundary layers of the flowable medium on the inner wall also contribute to achieving an optimal heat transfer or a homogeneous mixture .
  • An optimal renewal of the boundary layer therefore leads to an optimal use of the heat exchange surface.
  • the optimal use of the heat exchange surface also means that the heat exchanger can be built for a given cooling or heating task with a very small apparatus volume and with a very small pressure drop.
  • the heat exchanger according to the invention shows a very narrow residence time spectrum of the flowable medium to be heated or cooled. In this way, deposits or decomposition of the flowable medium can be prevented in the best possible way.
  • a very low melt temperature close to the freezing point can be achieved thanks to the optimal renewal of the boundary layers. This in particular prevents solidified polymer from being deposited on the heat exchange surfaces.
  • the heat exchanger according to the invention can be made very compact, especially for operation with viscous fluids.
  • the device is basically suitable for mixing and cooling or heating any flowable media such as Liquids and gases, but especially for viscous and very viscous fluids such as polymers.
  • the jacket element, the intermediate jacket element and the insert element can contain castable or weldable materials, for example metals, ceramics, plastics or combinations of these materials can be used.
  • a method for operating a heat exchanger contains the following method steps, the heat exchanger containing an insert element and a casing element, the insert element comprising at least one web element arranged at an angle not equal to zero with respect to the main flow direction and an insert casing element firmly connected to the web element, the web element comprising a Contains bar element channel through which a heat transfer fluid flows in the operating state, which is not in connection with the flowable medium which flows around the bar element.
  • the bar element channel extends from a first end of the bar element to a second end of the bar element.
  • the jacket element can contain a jacket channel which is in fluid-conducting connection with the web element channel.
  • An intermediate jacket element is arranged between the insert element and the jacket element, which contains a first intermediate jacket element channel and a second intermediate jacket element channel through which the heat transfer fluid flows, so that the heat carrier fluid flows from the jacket channel through the first intermediate jacket element channel into the bar element channel, flows through the bar element channel and from the bar element channel through the second Between the casing element duct flows into the casing duct.
  • a method for producing a heat exchanger which contains an insert element and a jacket element, the insert element comprising at least one web element arranged at an angle not equal to zero with respect to the main flow direction and an insert jacket element firmly connected to the web element comprising the following method steps.
  • the bar element and the insert casing element are produced by an adhesive process, soldering process, casting process, additive manufacturing process, a welding process, clamping process or a shrinking process or combinations thereof.
  • the bar element contains a bar element channel which is produced by the casting process together with the insert casing element or is produced in a further work step by means of a drilling process or an erosion process.
  • a bar element channel extends from a first end of the bar element to a second end of the bar element, the insert element in the Sheath element is positioned.
  • the jacket element can contain a jacket channel which, in the assembled state, is in fluid-conducting connection with the web element channel.
  • an intermediate jacket element is arranged, which contains a first intermediate jacket element channel and a second intermediate jacket element channel, the intermediate jacket element being positioned in the jacket element in such a way and the insert element being positioned in the intermediate jacket element in such a way that the heat transfer fluid from the jacket channel through the first intermediate jacket element channel into the web element channel can flow, can flow through the bar element channel and can flow from the bar element channel through the second intermediate jacket element channel into the jacket channel.
  • the insert element can thus be made much thinner and lighter. Therefore, a different material, for example a higher-quality material, can be used for the insert element than for the intermediate jacket element.
  • the insert element can contain a material which has a high thermal conductivity or a high resistance to chemicals, for example corrosion resistance.
  • the insert element can be manufactured in one piece together with the bar elements by an additive manufacturing process or casting process. Since the production of the insert element is very complex, it can be stored as a semi-finished product and the intermediate jacket element can be adapted to the required wall thickness depending on the application and nominal pressure.
  • the jacket element which surrounds the intermediate jacket element can be designed as a further double jacket through which the heat transfer fluid flows in the operating state. The heat transfer fluid passes through the openings in the jacket element and in the intermediate jacket element as well as in the insert jacket element to at least one of the web elements, so that it can flow through the web element or elements.
  • Fig. 1a shows a longitudinal section through a heat exchanger according to a first embodiment.
  • the heat exchanger 1 for static mixing and heat exchange according to Fig. 1a contains a casing element 2 and an insert element 3, the insert element 3 being arranged in the interior of the casing element 2 in the operating state.
  • the jacket element 2 is designed as a hollow body.
  • the insert element is received in the hollow body.
  • the insert element 3 has a longitudinal axis 4 which extends essentially in the main flow direction of the flowable medium which flows through the jacket element 2 in the operating state.
  • the insert element 3 contains an insert casing element 31 and at least one web element 9, 10.
  • the web element 9, 10 has a first end 13 and a second end 14, the first end 13 and the second end 14 of the web element 9, 10 with the insert casing element 31 is connected in different places.
  • the bar element 9, 10 contains a bar element channel 11, 12.
  • the bar element channel 11, 12 extends from the first end 13 of the bar element 9, 10 to the second end 14 of the bar element 9, 10.
  • the jacket element 2 contains a jacket channel 21 that connects to the bar element channel 11, 12 is in fluid communication.
  • An intermediate jacket element 5 is arranged between the insert jacket element 31 and the jacket element 2.
  • Fig. 1a shows a first bar element 9 through which the longitudinal section is made so that its bar element channel 11 is visible and a second bar element 12, which is shown cut open, so that the projection of its cross-sectional area in FIG Cutting plane is visible.
  • This arrangement is only to be regarded as an example, that is to say the heat exchanger could also contain only a single web element 9 or further web elements.
  • the length of a bar element 9 is understood to mean the dimension from the first end 13 to the second end 14 of the bar element 9 along its central axis.
  • the thickness of the web element is understood to mean the dimension normal to the central axis from one edge to the opposite edge. In particular, in the case of tubular web elements, the thickness can correspond to the diameter of the web element 9.
  • the bar element channel 11 can open into a first insert element casing channel 32 at the first end 13 of the bar element 9.
  • the first insert element casing channel 32 runs through the insert casing element 31 from its inner wall to its outer wall.
  • the insert element casing channel 32 can extend in the radial direction.
  • the bar element channel 11 can open into a second insert element casing channel 33 at the second end 14 of the bar element 9.
  • the second insert element casing channel 33 runs through the insert casing element 31 from its inner wall to its outer wall.
  • Figure 1b shows a radial section through the heat exchanger 1 according to Fig. 1a .
  • the radial section is laid through the web element channel 11 in order to illustrate its course.
  • the intermediate casing element 5 is shown hatched, the hatching of the insert element 3 and the casing element 2 are omitted in order to keep the illustration clear.
  • the space enclosed by the insert element 3 contains the flowable medium, for example a polymer melt.
  • the web elements 9, 10 are flowed around by the flowable medium in the operating state. The flowable medium impinges on the web element 9, whereby the flow of the same is divided and deflected.
  • the divided and deflected flow of the flowable medium impinges on the downstream web element 10, by means of which the divided and deflected flow of the flowable medium is again divided and deflected.
  • a progressive division and deflection of the flow of the flowable medium leads to its heat exchange and / or mixing.
  • a heat transfer fluid which is used to heat or cool the flowable medium, can flow through the bar element channels 11, 12.
  • the intermediate jacket element 5 contains an intermediate jacket element channel 51, which forms a connection between the jacket element chamber 23 and the insert element jacket channel 32.
  • the bar element channel 11 adjoins the insert element casing channel 32.
  • the insert element casing channel 33 adjoins the bar element channel 11.
  • the insert element jacket channel 33 is connected to the jacket element chamber 22 via the intermediate jacket element channel 52.
  • the supply of the heat transfer fluid to the casing element chamber 23 and the discharge of the heat transfer fluid from the casing element chamber 22 are not shown in the drawing here.
  • the shell element chamber 22 is separated from the shell element chamber 23 by a first separating element 26 and a second separating element 27, so that a heat transfer fluid supplied to the heat exchanger with a temperature T1 cannot be mixed with a heat transfer fluid with a temperature T2 derived from the heat exchanger and efficient cooling or heating of the flowable medium can take place.
  • Fig. 2a shows a longitudinal section through a heat exchanger 1 according to a second embodiment.
  • the heat exchanger 1 contains an insert element 3, an intermediate jacket element 5 and a jacket element 2.
  • the insert element 3 comprises a first and second group 6, 7 of web elements 9, 10 and one fixed to at least a part of the main flow direction at an angle other than zero Bar elements 9, 10 connected to the insert casing element 31.
  • the bar elements 9, 10 contain bar element channels 11, 12.
  • a heat transfer fluid flows through these bar element channels 11, 12 in the operating state. The heat transfer fluid is not in contact with the flowable medium which flows around the web elements 9, 10.
  • Fig. 2a shows a first insert element 3 and a second insert element 3 which have the same structure.
  • An intermediate jacket element 5 and a jacket element 2 can be provided for each of the first and second insert elements 3.
  • each of the first and second insert elements 3 or the intermediate jacket elements 5 or the jacket elements can each form a single component, which is not shown in the drawing.
  • Each of the first or second insert elements 3 comprises a first group 6 of bar elements 9, 10 and a second group 7 of bar elements 9, 10.
  • Fig. 2a a first group 16 and a second group 17 of bar elements which are associated with the second insert element 3 are also shown. Since the two shown insert elements 3, the intermediate casing elements 5 and the casing elements 2 are constructed in the same way, for the sake of clarity the reference symbols for the right-hand insert element 3, the associated intermediate casing element 5 and the casing element 2 have been omitted.
  • first and second groups 6, 7, 16, 17 can connect further groups of web elements, which is also not shown in the drawing. According to the present exemplary embodiment, all group pairs have the same structure. The following description therefore applies to the first groups 6, 16 and the second groups 7, 17.
  • Each group can comprise a plurality of web elements. Depending on the size of the space and / or the width of the web elements, 2 to 20, preferably 4 to 12, web elements of a group can be arranged parallel to one another.
  • the first group 6 of web elements 9 extends along a common first group level.
  • the group level contains the longitudinal axis of a bar element channel 11 running inside the bar element 9 when the bar element channel 11 is arranged in such a way that its longitudinal axis coincides with the center axis of the bar element 9.
  • the group level runs normal to the drawing level.
  • the second group 7 of web elements extends along a second common group level.
  • the second group level is defined in the same way as the first group level.
  • the first and second group levels intersect. In the present illustration, they intersect exactly on the longitudinal axis 4 of the insert element 3.
  • a web element 9 of the first group adjoins a web element 10 of the second group.
  • the bar element 9 is thus arranged crosswise to the bar element 10.
  • the bar elements of the first group 6 thus alternate with the bar elements of the second group 7.
  • the bar element 9 is cut along its longitudinal axis so that half of the bar element channel 11 is visible.
  • the bar element 10 is located behind the bar element 9 in relation to the plane of the drawing. It is therefore not sectioned and the bar element channel 12 running through the bar element 10 is shown only by means of a dashed line.
  • the bar element channel 11 of the bar element 9 of the first group runs from a first end 13 to a second end 14 of the bar element.
  • the bar element channel 11, 12 can have a cross-sectional area in the form of a round element.
  • the round element can comprise an element from the group of circles, ellipses, rounded rectangles or polygons.
  • the group level of the first group 6 intersects the group level of the second group 7 in such a way that a common intersection line is formed which has an intersection with the longitudinal axis 4 or runs essentially transversely to the longitudinal axis and / or in a plane normal to the intersection line , those who Contains longitudinal axis, has a minimum distance from the longitudinal axis.
  • the web elements 9, 10 have a symmetrical configuration with respect to the sectional plane, so that the heat exchange in the sub-area of the room located above the longitudinal axis is essentially as good as in the sub-area of the room located below the longitudinal axis.
  • the first and second group levels are arranged at an angle of 25 to 75 degrees to the longitudinal axis 4.
  • the angle is 30 to 60 degrees to the longitudinal axis 4, in many cases essentially 45 degrees to the longitudinal axis 4.
  • the jacket element 2 contains a jacket channel 21 which can contain a plurality of jacket element chambers 22, 23.
  • the jacket channel 21 contains a supply line 24 and a discharge line 25 for a heat transfer fluid.
  • the supply line 24 can comprise an inlet connection.
  • the discharge line 25 can comprise a drain connection.
  • the jacket channel 21 contains a distribution channel for the distribution of the heat transfer fluid to a plurality of intermediate element channels 51 and a collecting channel for the merging of the heat transfer fluid from a plurality of intermediate element channels 52. an insert element casing channel 33 with the first and second ends 13, 14 of the web element in fluid-conducting connection.
  • the insert element jacket channel 32 forms a feed channel which feeds the heat transfer fluid to the corresponding bar element channel 11, 12 in the bar element 9, 10 and the insert element jacket channel 33 forms a discharge channel which the Conducts heat transfer fluid from the bar element channel 11, 12 in the corresponding bar element 9, 10 into the intermediate jacket element channel 52 and the jacket element chamber 23.
  • the web element 9 of the group 6 or 16 is shown in section, the web elements 10 of the group 7 and 17 are in the plane of the drawing behind.
  • the bar element channels 12 in these bar elements 10 are not visible; they are drawn in with dashed lines.
  • the transition of the bar element channel 11, 12 from at least one of the first and second ends 13, 14 of the bar element 9, 10 to the respectively corresponding insert element casing duct 32, 33 in the insert casing element 31 of the insert element 3 takes place without a gap.
  • the web elements 9, 10 of the insert element 3 can accordingly be designed as a single component which, for example, by a welding process Shrinking process or by a casting process or additive manufacturing process can be produced.
  • the transitions from the insert jacket element 31 to the bar element channel 11, 12 can be provided with curves, which is not shown in the drawing.
  • Each of the roundings can in particular have a radius of at least 0.5 mm to 10 mm.
  • any number of groups 6, 7, 16, 17 of bar elements can be arranged one behind the other as seen in the main flow direction.
  • the insert element 3 can also consist only of a first group 6 and a second group 7 of bar elements. Therefore, in the description, the first group 6 and the second group 7 are regarded as representative of a plurality of further similar first or second groups. How many pairs of groups are provided in each individual case depends on the specific heat exchange and / or mixing task. This means that if only the first and the second group are described in the following documents, it cannot be deduced from this that only this particular embodiment is disclosed, rather embodiments with a plurality of group pairs, each of these group pairs consisting of a first and a second group should be included in this description. For the sake of simplicity, the description is restricted to one of the group pairs.
  • Each of the groups can have the same structure as the previous group; the structure of adjacent groups can also differ from one another.
  • Each of the in Figures 1a to 4c The exemplary embodiments shown can be combined as desired with any other exemplary embodiment.
  • groups whose bar elements do not contain a bar element channel can be used which form subgroups.
  • a web element of such a subgroup can, for example, only extend from the insert casing element 31 to the longitudinal axis 4, which is not shown in the drawing.
  • Such sub-groups can be formed in particular at the beginning or end of the insert element 3.
  • Subgroups can be used in particular to avoid Gaps, which occur when several heat exchangers are arranged in series. If such a gap remains, the flowable medium is offered fewer possibilities of diversion and consequently the heat exchange can deteriorate or decrease.
  • the subgroups forming the end of the insert element can also contain bar element channels.
  • the bar element channels 11, 12 run in the interior of the bar elements 9, 10, so that there is no connection between the bar element channels in the interior of the bar elements and the space which surrounds the bar elements.
  • the room contains the flowable medium.
  • the groups arranged one behind the other can be arranged in such a way that they overlap in order to provide as much active heat exchange surface as possible in the volume formed by the jacket element 2.
  • Overlapping is understood to mean that at least some of the web elements of a first group and some of the web elements of a subsequent group and / or some of the web elements of a preceding group are arranged in the same pipe section viewed in the main flow direction.
  • the projection of the length of the bar element onto the longitudinal axis results in a length L1 and the projection of the overlapping part of the bar elements of the adjacent group onto the longitudinal axis results in a length L2, where L2 is less than L1 and L2 is greater than 0.
  • the tube section under consideration is defined in such a way that it has the length L1, that is to say represents the envelope volume of the centrally arranged web element 9.
  • L1 that is to say represents the envelope volume of the centrally arranged web element 9.
  • the envelope volume is an envelope cylinder, and in the case of a jacket element with a rectangular or polygonal cross section it is an envelope cuboid.
  • Figure 2b shows a radial section through the static mixer 1 according to Fig. 2a .
  • the radial section is not laid through the bar element channel 11, since its course corresponds to that in FIG Figure 1b would correspond to the course shown.
  • the intermediate casing element 5 is shown hatched, the hatching of the insert element 3 and the casing element 2 are omitted in order to keep the illustration clear.
  • Same parts are in this Figure 2b referred to identically and no longer described, as far as the description is already in connection with Figures 1a, 1b or Fig. 2a has been made.
  • Figure 2b shows a bar element 9 belonging to group 6 and two bar elements 10 belonging to group 7. According to the present illustration, group 6 contains two further bar elements with bar element channels.
  • the insert jacket channels 32, 33 run in the direction of the longitudinal axis of the bar element, which is illustrated by means of dashed lines.
  • the intermediate jacket element channels 51, 52 also run essentially parallel to the longitudinal axis of the web element.
  • Fig. 3a shows a longitudinal section through a heat exchanger 1 according to a third embodiment, wherein Fig. 3a shows two variants of the heat exchanger 1.
  • the heat exchanger 1 for static mixing and heat exchange according to Fig. 3a contains a casing element 2 and an insert element 3, the insert element 3 being arranged in the interior of the casing element 2 in the operating state.
  • the insert element 3 differs from the previous exemplary embodiments in that the bar element channel 11 of the bar element 9 is designed without kinks.
  • the longitudinal axis of the bar element channel 11 coincides with the longitudinal axis of the insert jacket channels 32, 33.
  • the heat transfer fluid can thus flow through the insert element 3 without deflection.
  • the longitudinal axis of the intermediate jacket element channel 51 also coincides with the longitudinal axis of the web element 9.
  • the intermediate jacket element channel 51 thus forms the continuation of the insert element jacket channel 32.
  • the longitudinal axis of the intermediate jacket element channel 52 extends in a substantially radial direction. Therefore, a kink is formed between the insert element casing channel 32 and the intermediate casing element channel 52, which is on the lower side of the Fig. 3a is shown.
  • the bar element 9 and the bar element 10 are arranged at an angle other than 90 degrees, which is shown in FIG Figure 3b is visible.
  • Figure 4a shows a longitudinal section through a heat exchanger 1 according to a fourth embodiment.
  • the bar elements 9, 10 of the insert element 3 are arranged essentially in the radial direction, that is, the longitudinal axis of the bar elements 9, 10 extends at an angle of 90 degrees to the longitudinal axis 4.
  • the bar elements 9, 10 can have a circular or oval cross-section.
  • Figure 4b shows a longitudinal section through a heat exchanger 1 according to a fifth embodiment, which extends from the heat exchanger 1 according to the FIG Figure 4a
  • the exemplary embodiment shown differs in that at least one of the web elements 9, 10 has a rectangular cross-sectional area.
  • a first insert element 3 according to Figure 4a or each of the previous exemplary embodiments can be provided with a second insert element according to Figure 4b or any of the previous exemplary embodiments can be combined.
  • the jacket element or elements 2 and the intermediate jacket element or elements 5 can be of identical design. They are arranged one behind the other along the longitudinal axis 4 in order to provide a heat exchanger of greater overall length and with improved efficiency.
  • the first casing element 2 and / or the first insert element 3 can be rotated by an angle of 20 degrees to 90 degrees with respect to the second casing element 2 and the second insert element 3.
  • the supply of heat transfer fluid to the mixing chamber takes place via a first supply line, not shown, and its removal via a first discharge line, not shown. Because the second casing element 2 and / or the second insert element 3 is rotated in its entirety by an angle of 20 degrees to 90 degrees to the first casing element 2, the second inlet and the second outlet can also be rotated by an angle of 20 degrees to 90 degrees be.
  • Figure 4c shows a radial section through the heat exchanger according to Fig. 4a or 4b , whereby the radial section does not differ from the representation according to Figure 1b differs, so referring to the description too Figure 1b can be referenced.
  • each bar element 9 of a group 6 can also differ from the other bar elements of the same group.
  • each bar element 10 of a group 7 can differ from the other bar elements of the same group.
  • the bar elements of group 6 can also differ from the bar elements of group 7.
  • a plurality of identical or different web elements 9 can be arranged along the first group level.
  • a plurality of identical or different web elements 10 can be arranged along the second group level.
  • the angle at which the displayed intersection line of the first group level in the plane of the drawing according to one of the Fig. 1a , 2a , 3a , 4a with the longitudinal axis 4 may differ from the angle which the illustrated intersection line of the second group plane in the plane of the drawing includes with the longitudinal axis 4.
  • the web widths of the web elements of the first group 6 can also differ from one another and / or from the web widths of the web elements of the second group 7.
  • Adjacent groups can optionally have parallel group planes or also include different angles to the longitudinal axis 4.
  • more than two groups can cross and also be connected to one another via common connecting elements.
  • the connecting elements can, for example, comprise transverse webs.
  • a bar element can also consist of a plurality of bar element sections. For example, adjacent web element sections can enclose an angle to one another. It would also be possible for the first web element section and the second web element section to be connected to one another via a curved section, this variant not being shown in the drawing either.
  • the invention is not restricted to the present exemplary embodiments.
  • the bar elements can differ in their number and in their dimensions. Furthermore, the number of bar element channels in the bar elements can differ depending on the required heat for the heat transfer.
  • the angles of inclination that the groups include with respect to the longitudinal axis can also vary depending on the application. More than two insert elements can also be arranged one behind the other.

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Description

Die Erfindung betrifft einen kostengünstig herstellbaren Wärmetauscher, der auch als statischer Mischer eingesetzt werden kann oder einen statischen Mischer, der gleichzeitig auch als Wärmetauscher ausgebildet sein kann oder die Funktion eines Wärmetauschers einschliessen kann. Der Wärmetauscher eignet sich insbesondere zum Kühlen oder Wärmen fliessfähigen Medien, beispielsweise von Fluiden, wobei die Fluide beispielsweise viskose oder hochviskose Fluide, insbesondere Polymere umfassen können.The invention relates to a heat exchanger which can be produced inexpensively and which can also be used as a static mixer, or a static mixer which can also be designed as a heat exchanger at the same time or which can include the function of a heat exchanger. The heat exchanger is particularly suitable for cooling or heating flowable media, for example fluids, it being possible for the fluids to include, for example, viscous or highly viscous fluids, in particular polymers.

Wärmetauscher werden in vielen Bereichen der verarbeitenden Industrie eingesetzt. Gemäss einem Ausführungsbeispiel kann ein fliessfähiges Medium über zumindest ein ortsfestes Einsatzelement bewegt werden. Das Einsatzelement enthält üblicherweise Einbauelemente, welche eine Umlenkung des Fluidstroms respektive des fliessfähigen Mediums bewirken, der durch den Innenraum des Einsatzelements geführt wird, der von einem Einsatzmantelelement begrenzt wird. Die Einbauelemente werden von einem Wärmeträgerfluid durchströmt. Das Einsatzelement wird vom fliessfähigen Medium durch Erzeugen eines Druckgradienten durchströmt. Der Druckgradient kann beispielsweise durch den Einsatz von Pumpen erzeugt werden.Heat exchangers are used in many areas of the processing industry. According to one embodiment, a flowable medium can be moved over at least one stationary insert element. The insert element usually contains built-in elements which cause a deflection of the fluid flow or the flowable medium that is guided through the interior of the insert element, which is delimited by an insert casing element. A heat transfer fluid flows through the built-in elements. The flowable medium flows through the insert element by creating a pressure gradient. The pressure gradient can be generated, for example, through the use of pumps.

In dem Dokument DE 689 05 806 T2 ist ein Wärmetauscher und statischer Mischer gezeigt, der Rohre mit kreisförmigem Querschnitt aufweist, sodass eine Wärmeübertragung von den Rohren auf das zwischen den Rohren fliessende Material erzielt werden kann. Der Mantel des Wärmetauschers, welcher die Rohre hält, muss bei hohen Innendrücken dickwandig ausgebildet sein. Auch die EP 1 123 730 A2 zeigt einen Wärmetauscher und statischen Mischer, welcher Rohre als Mischelemente enthält.In the document DE 689 05 806 T2 a heat exchanger and static mixer is shown which has tubes with a circular cross-section so that heat transfer from the tubes to the material flowing between the tubes can be achieved. The jacket of the heat exchanger, which holds the tubes, must be thick-walled in the case of high internal pressures. Also the EP 1 123 730 A2 shows a heat exchanger and static mixer which includes pipes as mixing elements.

Eine Variante eines derartigen Wärmetauschers und statischen Mischers wird in der EP 1 384 502 A1 gezeigt. Wie in der EP 0 967 004 A1 verlaufen die Kanäle für ein Wärmeträgerfluid im Wesentlichen quer zur Hauptströmungsrichtung. Die Kanäle der EP 1 384 502 A1 verlaufen im Inneren von berippten Rohren. Die Rippen können beispielsweise sternförmig in die Fluidströmung ragen. Es erfolgt auch an diesen Rippen eine geringe Umlenkung oder Querverschiebung des Fluidstroms, die aber ebenfalls lokal auf die Umgebung der Rippen beschränkt ist. Da die Rippen nicht mit einem Wärmeträgerfluid durchströmt werden, sind sie zudem als Wärmeaustauschfläche nur beschränkt wirksam und benötigen relativ viel Platz. Daher kann eine dichtere Packung von Rohren, die vom Wärmeträgerfluid durchströmt werden können, nicht realisiert werden und dementsprechend ist die erzielbare Wärmeaustauschfläche reduziert.A variant of such a heat exchanger and static mixer is in the EP 1 384 502 A1 shown. Like in the EP 0 967 004 A1 the channels for a heat transfer fluid run essentially transversely to the main flow direction. The channels of the EP 1 384 502 A1 run inside finned tubes. The ribs can protrude into the fluid flow in a star shape, for example. There is also a slight deflection or transverse displacement of the fluid flow at these ribs, but this is also limited locally to the area around the ribs. Since a heat transfer fluid does not flow through the ribs, they are also only effective to a limited extent as a heat exchange surface and require a relatively large amount of space. Therefore, a closer packing of tubes through which the heat transfer fluid can flow cannot be realized and the heat exchange surface that can be achieved is correspondingly reduced.

Bei laminar fliessenden Medien erfolgt der Mischeffekt durch Schichtenbildung und deren Umlagerung. Unter lokaler Durchmischung soll eine Quervermischung in unmittelbarer Umgebung des berippten Rohrs verstanden werden, das heisst einer Umgebung, die in ihrer Grösse auf das Doppelte des Rohrdurchmessers beschränkt ist und maximal bis zum Ende der Rippen erfolgt. Eine Mehrzahl von Rohren ist quer zur Strömungsrichtung nebeneinander angeordnet. Das heisst, bei zwei Rohren wird jeweils maximal die Hälfte des die Rohre als Nebenteilstrom anströmenden Fluids entlang der Kanten der Rippen entlanggeführt und kann hierdurch eine Quervermischung bewirken. Auch hier ist eine Mehrzahl von Rohren quer zur Hauptströmungsrichtung nebeneinander angeordnet. Die nur über einen Teil des Querschnitts erfolgende Quervermischung kann auch zur Ausbildung lokal unterschiedlicher Wärmeprofile und Konzentrationsprofile führen, was zur Folge haben kann, dass mit einem derartigen Wärmetauscher und statischen Mischer keine homogene Mischung erzielbar ist. Eine homogene Mischung kann nur dann gewährleistet werden, wenn ein Teil des Fluids über einen Grossteil des ganzen Querschnittes quervermischt wird. Benachbarte Teilströme, welche durch benachbarte Stegrohre geteilt werden, werden von dieser Durchmischung nicht beeinflusst, daher erfolgt die Durchmischung nur lokal.In the case of media flowing in a laminar manner, the mixing effect occurs through the formation of layers and their rearrangement. Local intermixing should be understood to mean transverse mixing in the immediate vicinity of the finned pipe, that is to say an environment that is limited in size to twice the pipe diameter and takes place at most up to the end of the fins. A plurality of tubes are arranged next to one another transversely to the direction of flow. This means that in the case of two pipes, a maximum of half of the fluid flowing onto the pipes as a secondary partial flow is guided along the edges of the ribs and can thereby cause cross-mixing. Here, too, a plurality of tubes are arranged next to one another transversely to the main flow direction. The cross-mixing that takes place over only part of the cross-section can also lead to the formation of locally different heat profiles and concentration profiles, which can have the consequence that a homogeneous mixture cannot be achieved with such a heat exchanger and static mixer. A homogeneous mixture can only be guaranteed if part of the fluid is cross-mixed over a large part of the entire cross-section. Adjacent partial flows, which are divided by adjacent web tubes, are not influenced by this mixing, which is why the mixing takes place only locally.

Eine Vorrichtung zum statischen Mischen und Wärmeaustausch gemäss EP 2851118 B1 umfasst ein Mantelelement und einen Mischereinsatz, wobei der Mischereinsatz im Betriebszustand im Inneren des Mantelelements angeordnet ist. Der Mischereinsatz umfasst eine erste Gruppe von Stegelementen sowie eine zweite Gruppe von Stegelementen, wobei die erste Gruppe von Stegelementen sich entlang einer gemeinsamen ersten Gruppenebene erstreckt und die zweite Gruppe von Stegelementen sich entlang einer zweiten gemeinsamen Gruppenebene erstreckt. Die Gruppenebene ist somit dadurch charakterisiert, dass sie die Mittenachse der Stegelemente enthält. Mindestens ein Teil der Stegelemente weist Kanäle auf, wobei die Kanäle sich von einem ersten Ende des Stegelements zu einem zweiten Ende des Stegelements erstrecken. Das Mantelelement enthält je einen korrespondierenden Kanal, der mit dem ersten und zweiten Ende des Stegelements in fluidleitender Verbindung steht, wobei der Übergang von zumindest einem der ersten und zweiten Enden des Stegelements zu dem jeweils korrespondierenden Kanal im Mantelelement spaltfrei erfolgt.A device for static mixing and heat exchange according to EP 2851118 B1 comprises a casing element and a mixer insert, the mixer insert being arranged in the interior of the casing element in the operating state. The mixer insert comprises a first group of bar elements and a second group of bar elements, the first group of bar elements extending along a common first group plane and the second group of bar elements extending along a second common group plane. The group level is thus characterized in that it contains the center axis of the bar elements. At least some of the bar elements have channels, the channels extending from a first end of the bar element to a second end of the bar element. The casing element each contains a corresponding channel which is in fluid-conducting connection with the first and second end of the web element, the transition from at least one of the first and second ends of the web element to the corresponding channel in the casing element taking place without a gap.

Wenn eine derartige Vorrichtung zur Verarbeitung von hochviskosen Fluiden, beispielsweise Polymerschmelzen eingesetzt wird, müssen die dort eingesetzten statischen Mischer typischerweise Nenndrücke von 50 bis zu 400 bar und Temperaturen von 50 bis zu 300 Grad Celsius standhalten, sodass der Mantel des Einsatzelementes als ein dickwandiges Rohr ausgebildet ist.If such a device is used for processing highly viscous fluids, for example polymer melts, the static mixers used there typically have to withstand nominal pressures of 50 to 400 bar and temperatures of 50 to 300 degrees Celsius, so that the jacket of the insert element is designed as a thick-walled tube is.

Es hat sich gezeigt, dass die Herstellung von Wärmetauschern mit dickwandigen Rohren sehr aufwendig und teuer ist und je nach Herstellverfahren auch qualitative Probleme auftreten können. Bei der Herstellung mit Giessverfahren oder im additiven Herstellungsverfahren fallen hohe Kosten an, die üblicherweise linear mit dem Gewicht ansteigen. Das einteilige Giessen von dickwandigen Rohren mit einem komplexen Innenleben von Stegen ist technisch sehr anspruchsvoll und führt oft zu Qualitätsproblemen. Wenn die meist sehr komplexe Stegstruktur im Innenraum zum Beispiel durch Löten oder Schweissen mit dem Aussenrohr verbunden werden soll, so ist dies bei einem dickwandigen Aussenrohr bedingt durch das Gewicht und das dadurch erschwerte Handling sehr aufwendig. Da die Wanddicke solcher Wärmetauscher vom Druck und Temperatur des Einsatzfalles abhängen und entsprechend auch stark variieren kann, müssen sie individuell nach Spezifikation hergestellt werden, was die Herstellung deutlich verteuert und die Lieferzeiten sehr stark erhöht, da eine Vorfertigung nicht möglich ist. Daher besteht Bedarf einen Wärmetauscher insbesondere für hochviskose Fluide zu entwickeln, der kostengünstiger herstellbar ist.It has been shown that the production of heat exchangers with thick-walled tubes is very complex and expensive and, depending on the production process, qualitative problems can also arise. Manufacturing with casting or additive manufacturing processes incurs high costs, which usually increase linearly with weight. The one-piece casting of thick-walled pipes with a complex inner workings of webs is technically very demanding and often leads to quality problems. If the mostly very complex web structure in the interior is to be connected to the outer tube, for example by soldering or welding, this is very expensive in the case of a thick-walled outer tube due to the weight and the difficult handling that this makes. Since the wall thickness of such heat exchangers depends on the pressure and temperature of the application and can also vary greatly, they have to be manufactured individually according to specification, which makes manufacturing significantly more expensive and greatly increases delivery times, since prefabrication is not possible. There is therefore a need to develop a heat exchanger, in particular for highly viscous fluids, which can be produced more cost-effectively.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Wärmetauscher und statischen Mischer zu schaffen, der zur Verarbeitung von hochviskosen Fluiden geeignet ist und einem entsprechend hohen Fluiddruck standhalten kann, aber einfacher herstellbar ist. Aufgabe der Erfindung ist es weiterhin, einen Wärmetauscher in Modulbauweise bereitzustellen, welcher an unterschiedliche Fluiddrücke individuell anpassbar ist.The object of the invention is therefore to create a heat exchanger and static mixer which is suitable for processing highly viscous fluids and can withstand a correspondingly high fluid pressure, but is easier to manufacture. The object of the invention is furthermore to provide a heat exchanger with a modular design which can be individually adapted to different fluid pressures.

Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt durch einen Wärmetauscher gemäss Anspruch 1. Vorteilhafte Varianten des Wärmetauschers sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 11. Ein Verfahren zum Betrieb eines Wärmetauschers ist Gegenstand von Anspruch 12. Ein Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauschers ist Gegenstand von Anspruch 13.The object of the invention is achieved by a heat exchanger according to claim 1. Advantageous variants of the heat exchanger are the subject matter of claims 2 to 11. A method for operating a heat exchanger is the subject matter of claim 12. A method for producing a heat exchanger is the subject matter of claim 13.

Wenn der Begriff "beispielsweise" in der nachfolgenden Beschreibung verwendet wird, bezieht sich dieser Begriff auf Ausführungsbeispiele und/oder Ausführungsformen, was nicht notwendigerweise als eine bevorzugtere Anwendung der Lehre der Erfindung zu verstehen ist. In ähnlicher Weise sind die Begriffe "vorzugsweise", "bevorzugt" zu verstehen, indem sie sich auf ein Beispiel aus einer Menge von Ausführungsbeispielen und/oder Ausführungsformen beziehen, was nicht notwendigerweise als eine bevorzugte Anwendung der Lehre der Erfindung zu verstehen ist. Dementsprechend können sich die Begriffe "beispielsweise", "vorzugsweise" oder "bevorzugt" auf eine Mehrzahl von Ausführungsbeispielen und/oder Ausführungsformen beziehen.If the term “for example” is used in the following description, this term relates to exemplary embodiments and / or embodiments, which is not necessarily to be understood as a more preferred application of the teaching of the invention. Similarly, the terms “preferably”, “preferred” are to be understood by referring to an example from a set of exemplary embodiments and / or embodiments, which is not necessarily to be understood as a preferred application of the teaching of the invention. Accordingly, the terms “for example”, “preferably” or “preferred” can relate to a plurality of exemplary embodiments and / or embodiments.

Die nachfolgende detaillierte Beschreibung enthält verschiedene Ausführungsbeispiele für einen Wärmetauscher. Die Beschreibung eines bestimmten Wärmetauschers ist nur als beispielhaft anzusehen. In der Beschreibung und den Ansprüchen werden die Begriffe "enthalten", "umfassen", "aufweisen" als "enthalten, aber nicht beschränkt auf" interpretiert.The following detailed description contains various exemplary embodiments for a heat exchanger. The description of a specific heat exchanger is to be regarded as exemplary only. In the specification and claims, the terms "include", "comprise", "have" are interpreted as "including, but not limited to".

Der Wärmetauscher gemäss der Erfindung enthält ein Mantelelement und ein Einsatzelement, wobei das Einsatzelement im Betriebszustand im Inneren des Mantelelements angeordnet ist. Das Einsatzelement hat eine Längsachse, die sich im Wesentlichen in Richtung der Strömung des fliessfähigen Mediums erstreckt. Die Richtung der Strömung wird nachfolgend als Hauptströmungsrichtung bezeichnet. Das Einsatzelement enthält ein Einsatzmantelelement und mindestens ein Stegelement, insbesondere eine Mehrzahl von Stegelementen. Das Stegelement weist ein erstes Ende und ein zweites Ende auf. Das erste Ende und das zweite Ende des Stegelements sind mit dem Einsatzmantelelement an verschiedenen Stellen verbunden. Das Stegelement enthält einen Stegelementkanal, wobei der Stegelementkanal sich vom ersten Ende des Stegelements zum zweiten Ende des Stegelements erstreckt. Wenn eine Mehrzahl von Stegelementen vorgesehen ist, kann zumindest ein Teil der Stegelemente Stegelementkanäle enthalten. Das Mantelelement kann einen Mantelkanal enthalten, der mit dem Stegelementkanal in fluidleitender Verbindung steht. Zwischen dem Einsatzmantelelement und dem Mantelelement ist ein Zwischenmantelelement angeordnet.The heat exchanger according to the invention contains a jacket element and an insert element, the insert element being arranged in the interior of the jacket element in the operating state. The insert element has a longitudinal axis which extends essentially in the direction of the flow of the flowable medium. The direction of the flow is referred to below as the main flow direction. The insert element contains an insert casing element and at least one web element, in particular a plurality of web elements. The web element has a first end and a second end. The first end and the second end of the web member are connected to the insert shell member at different locations. The bar element contains a bar element channel, the bar element channel extending from the first end of the bar element to the second end of the bar element. If a plurality of bar elements is provided, at least some of the bar elements can contain bar element channels. The jacket element can contain a jacket channel which is in fluid-conducting connection with the web element channel. An intermediate jacket element is arranged between the insert jacket element and the jacket element.

Das Einsatzmantelelement kann somit im Zwischenmantelelement aufgenommen sein, wobei das Einsatzmantelelement in das Zwischenmantelelement einsteckbar ist. Das Einsatzmantelelement kann nach dessen Fertigstellung in das Zwischenmantelelement eingeschoben werden. Das Zwischenmantelelement nimmt im Betriebszustand die Fluiddrücke auf, die auf das Einsatzmantelelement wirken und vom Einsatzmantelelement auf das Zwischenmantelelement übertragen werden. Daher ist es möglich, dass das Einsatzmantelelement eine mittlere Wandstärke aufweist, die kleiner als die mittlere Wandstärke des Zwischenmantelelements ist. Das Einsatzmantelelement und das Zwischenmantelelement können zumindest teilweise aneinander anliegend angeordnet sein. Insbesondere kann das Zwischenmantelelement mit einem Mantelflächenanteil von 80% bis 100% auf dem Einsatzmantelelement aufliegen. Insbesondere kann die äussere Mantelfläche des Einsatzmantelelements vollständig an der Mantelinnenfläche des Zwischenmantelelements anliegen.The insert casing element can thus be received in the intermediate casing element, the insert casing element being insertable into the intermediate casing element. After its completion, the insert casing element can be pushed into the intermediate casing element. In the operating state, the intermediate jacket element absorbs the fluid pressures which act on the insert jacket element and are transmitted from the insert jacket element to the intermediate jacket element. It is therefore possible for the insert casing element to have an average wall thickness that is smaller than the mean wall thickness of the intermediate casing element. The insert casing element and the intermediate casing element can be arranged at least partially in contact with one another. In particular, the intermediate jacket element can rest on the insert jacket element with a jacket surface proportion of 80% to 100%. In particular, the outer jacket surface of the insert jacket element can rest completely on the jacket inner surface of the intermediate jacket element.

Ein weiterer Vorteil liegt darin begründet, dass ein einziges Einsatzelement benötigt wird, aber der Wärmetauscher dennoch in einem grossen Druckbereich des fliessfähigen Mediums, welches das oder die Stegelemente umströmt, einsetzbar ist. Der Druckbereich kann von Umgebungsdruck bis zu einem Druck von über 600 bar reichen. Das Einsatzelement wird in einem Zwischenmantelelement gehalten, welches für einen bestimmten Maximaldruck ausgelegt ist. Insbesondere kann das Einsatzelement mit Zwischenmantelelementen unterschiedlicher Wandstärke kombiniert werden. Mit zunehmender Wandstärke wird bei gleichem Nenndurchmesser eine höhere Druckbeständigkeit des Wärmetauschers erzielt. Mit anderen Worten genügt es, den Wärmetauscher in das entsprechende Zwischenmantelelement und Mantelelement einzusetzen. Da die Zwischenmantelelemente und Mantelelemente wesentlich einfacher zu fertigen sind als das Einsatzelement, kann die Lagerhaltung optimiert werden, indem nur die Einsatzelemente verschiedener Nenndurchmesser und gegebenenfalls unterschiedlicher Baulänge an Lager gehalten werden müssen. Die Zwischenmantelelemente und Mantelelemente können erst nach Eingang der Bestellung gemäss Spezifikation des Kunden für den vom Kunden benötigten Druck des fliessfähigen Mediums gefertigt werden, da deren Fertigung bedarfsgerecht innerhalb einer kurzen Zeit erfolgen kann.
Zudem können beliebige Anordnungen von Stegelementen realisiert werden. Die Stegelemente können beliebige Abmessungen aufweisen. Zudem ist die Aussenseite des Einsatzmantelelements vor Einbau desselben in das Zwischenmantelelement allseitig gut zugänglich, was es ermöglicht, das Stegelement oder die Stegelemente an beliebigen Stellen in beliebigen Raumrichtungen mit dem Einsatzmantelelement zum Beispiel durch Löten, Schweissen, Klemmen oder Kleben zu verbinden.
A further advantage is based on the fact that a single insert element is required, but the heat exchanger can nevertheless be used in a large pressure range of the flowable medium which flows around the web element or elements. The pressure range can range from ambient pressure to a pressure of over 600 bar. The insert element is held in an intermediate jacket element, which is designed for a certain maximum pressure. In particular, the insert element can be combined with intermediate jacket elements of different wall thicknesses. With increasing wall thickness, the heat exchanger achieves higher pressure resistance with the same nominal diameter. In other words, it is sufficient to insert the heat exchanger into the corresponding intermediate jacket element and jacket element. Since the intermediate casing elements and casing elements are much easier to manufacture than the insert element, storage can be optimized in that only the insert elements of different nominal diameters and possibly different lengths have to be kept in stock. The intermediate jacket elements and jacket elements can only be manufactured after receipt of the order according to the customer's specifications for the pressure of the flowable medium required by the customer, since they can be manufactured within a short time as required.
In addition, any arrangements of bar elements can be implemented. The web elements can have any dimensions. In addition, the outside of the insert casing element is easily accessible on all sides before it is installed in the intermediate casing element, which makes it possible to connect the web element or web elements to the insert casing element at any point in any spatial direction, for example by soldering, welding, clamping or gluing.

Das Einsatzmantelelement enthält einen Einsatzelementmantelkanal, der mit einem Stegelementkanal fluidleitend verbunden ist. Der Einsatzelementmantelkanal ist mit einem Zwischenmantelelementkanal fluidleitend verbunden. Nach einem Ausführungsbeispiel ist der Zwischenmantelelementkanal mit dem Mantelkanal fluidleitend verbunden. Der Mantelkanal kann sich über 20% bis 90% der dem Zwischenelement zugewendeten Mantelinnenfläche erstrecken. Der Mantelelementkanal kann mit dem Stegelementkanal oder den Stegelementkanälen in fluidleitender Verbindung stehen. Der Mantelelementkanal kann eine Mehrzahl von Mantelelementkammern enthalten. Der Mantelelementkanal kann eine Zuleitung für ein Wärmeträgerfluid und eine Ableitung für das Wärmeträgerfluid enthalten.The insert casing element contains an insert element casing channel which is connected in a fluid-conducting manner to a web element channel. The insert element jacket channel is connected in a fluid-conducting manner to an intermediate jacket element channel. According to one embodiment, the intermediate jacket element channel is connected to the jacket channel in a fluid-conducting manner. The jacket channel can extend over 20% to 90% of the jacket inner surface facing the intermediate element. The casing element channel can be in fluid-conducting connection with the bar element channel or the bar element channels. The shell element channel can contain a plurality of shell element chambers. The jacket element channel can contain a feed line for a heat transfer fluid and a discharge line for the heat transfer fluid.

Gemäss einem Ausführungsbeispiel kann jede der Mantelelementkammern entweder die Zuleitung oder die Ableitung für das Wärmeträgerfluid enthalten. Insbesondere kann jede der Zuleitungen oder Ableitungen mit einer Mehrzahl von Zwischenmantelelementkanälen verbunden sein. Eine Mantelelementkammer kann als ein Wärmeträgerfluidverteiler ausgebildet sein, wenn die Mantelelementkammer eine Zuleitung enthält. Eine Mantelelementkammer kann als ein Wärmeträgerfluidsammler ausgebildet sein, wenn die Mantelelementkammer eine Ableitung enthält.According to one embodiment, each of the shell element chambers can contain either the supply line or the discharge line for the heat transfer fluid. In particular, everyone can of the supply lines or discharge lines can be connected to a plurality of intermediate jacket element channels. A casing element chamber can be designed as a heat transfer fluid distributor if the casing element chamber contains a supply line. A shell element chamber can be designed as a heat transfer fluid collector if the shell element chamber contains a discharge line.

Nach jedem der vorhergehenden Ausführungsbeispiele können die Stegelemente mit dem Einsatzmantelelement durch Kleben, Löten, Giessen, ein additives Herstellungsverfahren, Schweissen, Klemmen, Einschrumpfen oder Kombinationen davon verbunden sein. Das Kleben, Löten oder Schweissen kann von innen und/oder von aussen erfolgen. Insbesondere können das Einsatzmantelelement und die Stegelemente einteilig ausgebildet sein.According to each of the preceding exemplary embodiments, the web elements can be connected to the insert casing element by gluing, soldering, casting, an additive manufacturing process, welding, clamping, shrinking or combinations thereof. Gluing, soldering or welding can take place from the inside and / or from the outside. In particular, the insert casing element and the web elements can be designed in one piece.

Nach einem Ausführungsbeispiel können das Einsatzelement und das Zwischenmantelelement unterschiedliche Werkstoffe enthalten.According to one embodiment, the insert element and the intermediate jacket element can contain different materials.

Nach einem Ausführungsbeispiel können die Wandstärken des Einsatzelements und des Zwischenmantelelements zusammen mindestens 10 mm betragen. Insbesondere können die Wandstärken des Einsatzelements und des Zwischenmantelelements zusammen mindestens 20 mm betragen.According to one embodiment, the wall thicknesses of the insert element and the intermediate jacket element together can be at least 10 mm. In particular, the wall thicknesses of the insert element and the intermediate jacket element together can be at least 20 mm.

Nach einem Ausführungsbeispiel kann der Stegelementkanal knickfrei verlaufen. Nach einem Ausführungsbeispiel kann der Stegelementkanal knickfrei in den oder die Zwischenmantelelementkanäle übergehen.According to one embodiment, the bar element channel can run without kinks. According to one embodiment, the bar element channel can merge into the intermediate jacket element channel or channels without kinks.

Zumindest ein Teil der Stegelemente erstreckt sich somit über die gesamte Breitenabmessung oder den Durchmesser des Mantelelements. Die Stegelementkanäle in den Stegelementen erstrecken sich vom ersten Ende zum zweiten Ende des Stegelements, welches unmittelbar an die Innenwand des Zwischenmantelelements anschliesst. Im Zwischenmantelelement befindet sich ein Zwischenmantelelementkanal, der an den Einsatzelementmantelkanal anschliesst. Die Stegelemente können somit vom Mantelelement durch die Zwischenmantelelementkanäle des Zwischenmantelelements und die Einsatzmantelkanäle mit einem Wärmeträgerfluid, insbesondere einer Wärmeträgerflüssigkeit, gespeist werden und vom Wärmeträgerfluid durchströmt werden. Die Länge des Stegelementkanals entspricht mindestens dem mittleren Durchmesser des Einsatzmantelelements, wenn das Stegelement die Längsachse enthält.At least some of the web elements thus extend over the entire width dimension or the diameter of the casing element. The bar element channels in the bar elements extend from the first end to the second end of the bar element, which directly adjoins the inner wall of the intermediate jacket element. In the intermediate jacket element there is an intermediate jacket element channel which connects to the insert element jacket channel. The web elements can thus be fed with a heat transfer fluid, in particular a heat transfer fluid, from the jacket element through the intermediate jacket element channels of the intermediate jacket element and the insert jacket channels, and the heat carrier fluid can flow through them. The length of the bar element channel corresponds at least to the mean diameter of the insert casing element when the bar element contains the longitudinal axis.

Der mittlere Durchmesser entspricht dem Innendurchmesser, wenn das Einsatzmantelelement als ein Kreisrohr ausgeführt ist. Der mittlere Durchmesser für ein eckiges Einsatzmantelelement wird als dessen Umfang / n (pi) definiert, es handelt sich somit um einen äquivalenten Durchmesser. Die Länge des Stegelementkanals kann insbesondere mindestens 10% über dem mittleren Durchmesser liegen, wenn der Stegelementkanal die Mittenachse kreuzt. Die Länge dieses Stegelementkanals kann insbesondere mindestens 20% über dem mittleren Durchmesser, besonders bevorzugt mindestens 30% über dem mittleren Durchmesser liegen.The mean diameter corresponds to the inner diameter if the insert casing element is designed as a circular tube. The mean diameter for a angular insert shell element is defined as its circumference / n (pi), it is therefore an equivalent diameter. The length of the bar element channel can in particular be at least 10% greater than the mean diameter when the bar element channel crosses the central axis. The length of this bar element channel can in particular be at least 20% above the mean diameter, particularly preferably at least 30% above the mean diameter.

Ein Stegelement ist in seinen Abmessungen durch seine Länge, seine Breite und seine Dicke bestimmt. Die Länge des Stegelements wird vom ersten Ende des Stegelements zum zweiten Ende des Stegelements gemessen. Die Länge des Stegelementkanals entspricht im Wesentlichen der Länge des Stegelements.The dimensions of a web element are determined by its length, width and thickness. The length of the web member is measured from the first end of the web member to the second end of the web member. The length of the bar element channel corresponds essentially to the length of the bar element.

Die Breite des Stegelements wird im Wesentlichen quer zur Strömungsrichtung gemessen. Das heisst, die Breite erstreckt sich im Wesentlichen in einer Ebene, die normal zur Länge des Stegelements verläuft und den Querschnitt des Stegelements zeigt. Der Querschnitt des Stegelements wird durch dessen Breite und dessen Dicke charakterisiert. Die Länge zumindest des längsten Stegelements ist mindestens 5-mal so gross wie dessen Breite.The width of the bar element is measured essentially transversely to the direction of flow. That is to say, the width extends essentially in a plane which runs normal to the length of the bar element and shows the cross section of the bar element. The cross section of the bar element is characterized by its width and its thickness. The length of at least the longest web element is at least 5 times as great as its width.

Die Breite des Stegelements ist 0.5 bis 5-mal so gross wie dessen Dicke, vorteilhafterweise 0.75 bis 3-mal so gross wie dessen Dicke. Wenn die Breite des Stegelements 1- bis 2-mal so gross wie dessen Dicke ist, ergibt sich ein besonders bevorzugter Bereich, für welchen eine besonders gute Quervermischung erzielbar ist. Die Breite des Stegelements wird als Normalabstand definiert, welcher sich von der ersten Kante und der zweiten Kante des Stegelements auf der Anströmseite erstreckt. Die Breite des Stegelements auf der Anströmseite kann sich von der Breite gemessen auf der Abströmseite des Stegelements unterscheiden.The width of the web element is 0.5 to 5 times as large as its thickness, advantageously 0.75 to 3 times as large as its thickness. If the width of the web element is 1 to 2 times as large as its thickness, a particularly preferred area results for which particularly good transverse mixing can be achieved. The width of the bar element is defined as the normal distance which extends from the first edge and the second edge of the bar element on the upstream side. The width of the web element on the upstream side can differ from the width measured on the downstream side of the web element.

Unter Kante wird die vom Fluid angeströmte und umströmte Kante des Stegelements verstanden, welche sich im Wesentlichen parallel zur Länge des Stegelements erstreckt. Die Dicke des Stegelements kann variabel sein. Dabei liegt die minimale Dicke, um weniger als 75% und vorteilhafterweise um weniger als 50% unter der maximalen Dicke. Die Variationen können beispielsweise durch Rippen, durch Einbuchtungen, durch Noppen, durch keilförmige Stege oder einer anderen Unebenheit bedingt sein.An edge is understood to mean the edge of the web element against which the fluid flows and around which it flows, which extends essentially parallel to the length of the web element. The thickness of the bar element can be variable. The minimum thickness is less than 75% and advantageously less than 50% less than the maximum thickness. The variations can be caused, for example, by ribs, indentations, knobs, wedge-shaped webs or some other unevenness.

Das Stegelement kann dadurch charakterisiert sein, dass in der Strömungsrichtung ebene Flächen, konvexe oder konkave Flächen vorliegen, die eine Angriffsfläche für das strömende Fluid bieten. Diese in Strömungsrichtung ausgerichteten Flächen bewirken einen erhöhten Abströmwiderstand, insbesondere im Vergleich mit einem Rohrelement, was einen verbesserten Wärmeübergang bewirken kann.The web element can be characterized in that there are flat surfaces, convex or concave surfaces in the direction of flow, which offer a contact surface for the flowing fluid. These surfaces aligned in the direction of flow cause an increased Outflow resistance, especially in comparison with a tubular element, which can bring about an improved heat transfer.

Der Stegelementkanal, der im Inneren des Stegelements verläuft, hat vorzugsweise einen Innendurchmesser, der maximal 75% der Dicke des Stegelements entspricht. Grundsätzlich können auch mehrere im Wesentlichen parallel verlaufende Stegelementkanäle in einem Steg enthalten sein.The bar element channel, which runs in the interior of the bar element, preferably has an inner diameter which corresponds to a maximum of 75% of the thickness of the bar element. In principle, a plurality of web element channels running essentially in parallel can also be contained in one web.

Der Übergang von zumindest einem der ersten und zweiten Enden des Stegelements zum Einsatzmantelelement erfolgt nach einem Ausführungsbeispiel spaltfrei. Die Stegelemente des Einsatzelementes sowie das Einsatzmantelelement bestehen demnach gemäss einem Ausführungsbeispiel aus einem einzigen Bauteil, welches vorzugsweise durch ein Gussverfahren hergestellt ist. Charakteristisch für die Eigenschaft, dass der Übergang spaltfrei ist, ist ein fliessender Übergang vom Stegelement zum Einsatzmantelelement. Insbesondere können im Übergangsbereich vom Stegelement zum Einsatzmantelelement an den Kanten Rundungen vorgesehen sein, sodass der Fluss des giessfähigen Materials während des Herstellungsverfahrens nicht beeinträchtigt wird.According to one exemplary embodiment, the transition from at least one of the first and second ends of the bar element to the insert casing element takes place without a gap. The bar elements of the insert element and the insert casing element accordingly consist, according to an exemplary embodiment, of a single component, which is preferably produced by a casting process. A smooth transition from the bar element to the insert casing element is characteristic of the property that the transition is free of gaps. In particular, in the transition area from the web element to the insert casing element, roundings can be provided on the edges so that the flow of the pourable material is not impaired during the manufacturing process.

Die Stegelementkanäle verlaufen im Inneren der Stegelemente, sodass keine Verbindung zwischen den Kanälen im Inneren der Stegelemente und dem Raum, welcher die Stegelemente umgibt, besteht.The bar element channels run in the interior of the bar elements, so that there is no connection between the channels in the interior of the bar elements and the space which surrounds the bar elements.

In einem Gussverfahren wird mindestens segmentweise eine monolithische Struktur bestehend aus gegenüber der Hauptströmungsrichtung in einem Winkel ungleich null angeordneten ersten und zweiten Gruppen von Stegelementen und einem fest mit zumindest einem Teil der Stegelemente verbundenen Einsatzmantelelement, welches als Ummantelungsrohr ausgebildet sein kann, hergestellt. Anstelle eines Gussverfahrens kann auch ein additives Herstellungsverfahren zum Einsatz kommen.In a casting process, a monolithic structure consisting of first and second groups of web elements arranged at an angle not equal to zero relative to the main flow direction and an insert casing element firmly connected to at least some of the web elements, which can be designed as a casing tube, is produced at least in segments. Instead of a casting process, an additive manufacturing process can also be used.

Alternativ besteht auch die Möglichkeit, dass die Ausnehmungen des Einsatzmantelelements mit der Aussenkontur des Stegelements übereinstimmen. Das Stegelement kann gemäss diesem Ausführungsbeispiel durch die Ausnehmung des Einsatzmantelelements hindurchgeschoben werden und derart im Innenraum des Einsatzmantelelements positioniert werden. Gemäss diesem Ausführungsbeispiel kann das Stegelement mit dem Einsatzmantelelement durch Kleben, Löten, Schweissen, Klemmen, Einpressen, oder Einschrumpfen verbunden werden.Alternatively, there is also the possibility that the recesses of the insert casing element match the outer contour of the web element. According to this exemplary embodiment, the web element can be pushed through the recess of the insert casing element and thus positioned in the interior of the insert casing element. According to this exemplary embodiment, the web element can be connected to the insert casing element by gluing, soldering, welding, clamping, pressing in or shrinking.

Die Stegelemente weisen mindestens teilweise Stegelementkanäle auf, die im Betriebszustand von einem Wärmeträgerfluid durchströmbar sind. Die Stegelementkanäle stehen im Betriebszustand nicht in Verbindung mit dem fliessfähigen Medium, welches die Stegelemente umströmt. Die Stegelementkanäle erstrecken sich von einem ersten Ende des Stegelements zu einem zweiten Ende des Stegelements. Das Einsatzmantelelement enthält je einen korrespondierenden Einsatzelementmantelkanal, der mit dem ersten Ende und zweiten Ende des Stegelements in fluidleitender Verbindung steht, wobei der Übergang von zumindest einem der ersten und zweiten Enden des Stegelements zu dem jeweils korrespondierenden Einsatzelementmantelkanal im Einsatzmantelelement spaltfrei erfolgt.The web elements have at least partially web element channels through which a heat transfer fluid can flow in the operating state. In the operating state, the bar element channels are not connected to the flowable medium which flows around the bar elements. The web element channels extend from a first end of the web element to a second end of the web element. The insert casing element each contains a corresponding insert element casing channel which is in fluid-conducting connection with the first end and second end of the web element, the transition from at least one of the first and second ends of the web element to the respectively corresponding insert element casing duct in the insert casing element taking place without a gap.

Die Stegelementkanäle für das Wärmeträgerfluid in den Stegelementen können durch den früher beschriebenen Gussprozess oder ein additives Herstellungsverfahren hergestellt werden, aber auch durch nachträgliches Bearbeiten wie Erodieren oder Bohren erfolgen.The bar element channels for the heat transfer fluid in the bar elements can be produced by the casting process described earlier or an additive manufacturing process, but can also be done by subsequent processing such as eroding or drilling.

Beim Gussverfahren wird zum Beispiel eine Gussform mittels eines Wachskörpers, Aufbringen einer keramischen Hülle auf den Wachskörper, anschliessendem Entfernen des Wachses und Brennen der keramischen Hülle hergestellt und gebrannte die keramische Hülle mit giessfähigem Material befüllt. Das giessfähige Material wird durch Abkühlen verfestigt und die keramische Hülle nach der Verfestigung des giessfähigen Materials entfernt. Die Vorrichtung kann aus beliebigen Materialien, die im Gussverfahren verarbeitet werden können, wie zum Beispiel Metall, Kunststoff oder Keramik hergestellt werden. Die Stegelemente sind vorteilhafterweise rechteckig ausgeführt, wobei die Kanten auch abgerundet sein können. Die Stegelemente können aber auch eine andere Querschnittsform aus der Gruppe der Kreise, Ellipsen, abgerundeten Vierecke oder Vielecke aufweisen. Die Querschnittflächen können in einem einzelnen Stegelement oder zwischen mehreren Stegelementen unterschiedlich sein, so können zum Beispiel die Stegelementdicke oder die Stegelementbreite variieren. Das Einsatzmantelelement kann einen beliebigen geschlossenen Querschnitt und/oder eine beliebige Geometrie aufweisen, beispielsweise als ein Rohr oder ein rechteckiger Kanal ausgebildet sein.In the casting process, for example, a casting mold is produced by means of a wax body, applying a ceramic shell to the wax body, then removing the wax and firing the ceramic shell, and when the ceramic shell is fired, it is filled with pourable material. The castable material is solidified by cooling and the ceramic shell is removed after the castable material has solidified. The device can be made of any materials that can be processed in the casting process, such as metal, plastic or ceramic. The web elements are advantageously designed to be rectangular, and the edges can also be rounded. The web elements can, however, also have a different cross-sectional shape from the group of circles, ellipses, rounded rectangles or polygons. The cross-sectional areas can be different in a single bar element or between several bar elements, for example the bar element thickness or the bar element width can vary. The insert casing element can have any closed cross section and / or any geometry, for example it can be designed as a tube or a rectangular channel.

Ein Wärmeträgerfluid kann eine beliebige Flüssigkeit wie zum Beispiel Wasser oder Öle aber auch ein Gas, wie Luft, umfassen.A heat transfer fluid can include any liquid such as water or oils, but also a gas such as air.

Die Stegelemente sind in einem Winkel von ungefähr 25 bis 75 Grad angeordnet, insbesondere in einem Winkel von ungefähr 30 bis 60 Grad zur Hauptströmungsrichtung angeordnet sein. Die Stegelemente können Stegelementgruppen ausbilden, wobei die Stegelemente jeder Stegelementgruppe zueinander parallel angeordnet sein können. Die Stegelemente einer Stegelementgruppe können sich in einer gemeinsamen Gruppenebene befinden. Nach einem Ausführungsbeispiel kreuzen sich die ersten und zweiten Gruppenebenen. Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel schliesst sich ein Stegelement der ersten Gruppe an ein Stegelement der zweiten Gruppe an. Benachbarte Stegelemente haben demzufolge gemäss diesem Ausführungsbeispiel eine unterschiedliche Ausrichtung, da sie zu verschiedenen Gruppen gehören.The web elements are arranged at an angle of approximately 25 to 75 degrees, in particular at an angle of approximately 30 to 60 degrees to the main flow direction. The bar elements can form bar element groups, it being possible for the bar elements of each bar element group to be arranged parallel to one another. The Bar elements of a bar element group can be located in a common group level. According to one embodiment, the first and second group levels intersect. According to a further exemplary embodiment, a web element of the first group adjoins a web element of the second group. Adjacent web elements accordingly have a different orientation according to this exemplary embodiment, since they belong to different groups.

Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kreuzen sich benachbarte Stegelemente, da derart ein verbesserter Wärmeaustausch erzielbar ist. Der Winkel zwischen zwei sich kreuzenden Stegelementen beträgt vorteilhafterweise 25 bis 75 Grad. In einer Gruppe können beliebig viele Stegelemente nebeneinander angeordnet werden. Die Gruppe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Mittenachsen sämtlicher Stegelemente dieselbe oder im Wesentlichen dieselbe Gruppenebene aufspannen. Insbesondere werden 2 bis 20 Stegelemente besonders bevorzugt 4 bis 12 Stegelemente parallel in einer Gruppe angeordnet.According to a preferred embodiment, adjacent web elements cross, since an improved heat exchange can be achieved in this way. The angle between two crossing web elements is advantageously 25 to 75 degrees. Any number of bar elements can be arranged next to each other in a group. The group is characterized in that the center axes of all bar elements span the same or essentially the same group level. In particular, 2 to 20 bar elements, particularly preferably 4 to 12 bar elements, are arranged in parallel in a group.

Es können beliebig viele Gruppen von Stegelementen in Hauptströmungsrichtung gesehen hintereinander angeordnet werden. Die hintereinander angeordneten Gruppen werden vorteilhafterweise derart angeordnet, dass sie überlappen, um so viel aktive Wärmeaustauschfläche in einem kleinen Apparatevolumen unterzubringen wie möglich. Als Überlappen wird verstanden, dass mindestens ein Teil der Stegelemente einer ersten Gruppe und ein Teil der Stegelemente einer nachfolgenden Gruppe und/oder einer vorhergehenden Gruppe im gleichen Rohrabschnitt angeordnet sind, in Hauptströmungsrichtung gesehen. Die Projektion der Länge des Stegelements auf die Längsachse ergibt eine Länge L1 und die Projektion des überlappenden Teils der Stegelemente der benachbarten Gruppe auf die Längsachse ergibt eine Länge L2, wobei L2 kleiner als L1 ist und L2 grösser 0 ist. Der betrachtete Rohrabschnitt wird dabei so definiert, dass er die Länge L1 aufweist, das heisst sich von einem zentral angeordneten Stegelement von dessen ersten Ende zu dessen zweiten Ende in der Projektion auf die Längsachse erstreckt.Any number of groups of bar elements can be arranged one behind the other as seen in the main flow direction. The groups arranged one behind the other are advantageously arranged in such a way that they overlap in order to accommodate as much active heat exchange surface as possible in a small volume of the apparatus. Overlapping is understood to mean that at least some of the web elements of a first group and some of the web elements of a subsequent group and / or a preceding group are arranged in the same pipe section, viewed in the main flow direction. The projection of the length of the bar element onto the longitudinal axis results in a length L1 and the projection of the overlapping part of the bar elements of the adjacent group onto the longitudinal axis results in a length L2, where L2 is less than L1 and L2 is greater than 0. The tube section under consideration is defined in such a way that it has the length L1, that is to say extends from a centrally arranged web element from its first end to its second end in the projection onto the longitudinal axis.

Da die Mischwirkung in gleich ausgerichteten hintereinander angeordneten Gruppen von Stegelementen nur in einer Ebene stattfindet, wird nach einer gewissen Anzahl von Gruppen die Ausrichtung derart geändert, dass die Gruppen vorteilhafterweise zueinander versetzt angeordnet sind. Insbesondere werden zwei bis einschliesslich 20 Gruppen vorgesehen, besonders bevorzugt 4 bis einschliesslich 8 Gruppen. Die Versetzung zwischen den gleich ausgerichteten Gruppen erfolgt vorteilhafterweise um einen Winkel von 80 bis 100 Grad. Das heisst, dass die zweite Gruppe um die Längsachse um einen Winkel von 80 bis 100 Grad bezogen auf die erste Gruppe ausgerichtet ist.Since the mixing effect in identically aligned groups of web elements arranged one behind the other only takes place in one plane, after a certain number of groups the alignment is changed in such a way that the groups are advantageously arranged offset from one another. In particular, two up to and including 20 groups are provided, particularly preferably 4 up to and including 8 groups. The offset between the identically aligned groups is advantageously carried out at an angle of 80 to 100 degrees. The means that the second group is oriented around the longitudinal axis at an angle of 80 to 100 degrees with respect to the first group.

Zusätzlich zu den vorgehend beschriebenen Gruppen von sich kreuzenden Stegelementen können speziell im Abschlussbereich von gleich ausgerichteten parallelen Gruppen von Stegelementen auch Gruppen angeordnet sein, die Stegelemente enthalten, die sich nur von der Innenwand des Mantelelements bis zur Kreuzungslinie mit der jeweils anderen Gruppe erstrecken. Nachfolgend werden diese Gruppen als halbe sich kreuzende Steggruppen bezeichnet. Diese Gruppen führen zu einer zusätzlichen Steigerung der Mischleistung. Durch die bessere Mischwirkung und die zusätzlichen Wärmeleitungseffekte des Stegmaterials wird auch der Wärmeaustausch zusätzlich erhöht.In addition to the groups of intersecting bar elements described above, groups which contain bar elements that only extend from the inner wall of the casing element to the intersection line with the other group can be arranged specifically in the terminating area of identically aligned parallel groups of bar elements. In the following, these groups are referred to as half intersecting bridge groups. These groups lead to an additional increase in mixing performance. Due to the better mixing effect and the additional heat conduction effects of the web material, the heat exchange is also increased.

Nach einem Ausführungsbeispiel können die Stegelemente eine erste und eine zweite Gruppe ausbilden. Jede der ersten und zweiten Gruppen kann eine erste bzw. zweite Gruppenebene aufspannen. Insbesondere kann sich die erste Gruppenebene der ersten Gruppe mit der zweiten Gruppenebene der zweiten Gruppe derart kreuzen, dass eine gemeinsame Kreuzungslinie ausgebildet wird, welche einen Schnittpunkt mit der Längsachse hat oder im Wesentlichen quer zur Längsachse verläuft und/oder in einer Normalebene zur Kreuzungslinie, welche die Längsachse enthält, einen minimalen Abstand zur Längsachse aufweist. Nach einem Ausführungsbeispiel kann mindestens eine Gruppe von Stegelementen vorgesehen sein, die sich im Wesentlichen bis zur Kreuzungslinie erstrecken.
Die Stegelemente in einer ersten und zweiten Gruppe können sich gegenseitig berühren oder Zwischenräume aufweisen. Auch eine Verbindung der Zwischenräume mit quer zur Fluidströmungsrichtung angeordneten Verbindungsstegen ist möglich.
According to one embodiment, the web elements can form a first and a second group. Each of the first and second groups can span a first or second group level. In particular, the first group level of the first group can intersect with the second group level of the second group in such a way that a common intersection line is formed which has an intersection point with the longitudinal axis or runs essentially transversely to the longitudinal axis and / or in a plane normal to the intersection line, which contains the longitudinal axis, has a minimum distance from the longitudinal axis. According to one embodiment, at least one group of web elements can be provided, which extend essentially up to the intersection line.
The web elements in a first and second group can touch one another or have spaces between them. A connection of the intermediate spaces with connecting webs arranged transversely to the direction of fluid flow is also possible.

Das Wärmeträgerfluid wird vorteilhafterweise dem Mantelelement zugeführt und durchströmt einen im Mantelelement befindlichen Mantelkanal. Der Mantelkanal grenzt an das Zwischenmantelelement an. Das Zwischenmantelelement weist Öffnungen auf, die zu den Einsatzmantelkanälen führen. Von dort gelangt das Wärmeträgerfluid in mindestens einen Teil der Stegelementkanäle der Stegelemente. Dadurch kann nicht nur die Oberfläche der Innenwandung des Einsatzmantelelements, sondern auch die Oberfläche der gewärmten oder gekühlten Stegelemente als Wärmeaustauschfläche genutzt werden. Der Mantelkanal kann auf der Innenseite durch das Zwischenmantelelement und aussenseitig durch das Mantelelement gebildet sein. Im Mantelelement kann ein Zulauf sowie ein Ablauf für das Wärmeträgerfluid vorgesehen sein. Insbesondere kann das Mantelelement Anschlüsse für die Zuführung und Abführung des Wärmeträgerfluids enthalten. Der Mantelkanal kann mehrere Mantelelementkammern enthalten, wobei in zumindest einer Mantelelementkammer das Wärmeträgerfluid auf einen Teil der Zwischenmantelelementkanäle verteilt werden kann. In zumindest einer zweiten Mantelelementkammer kann das Wärmeträgerfluid von den Zwischenmantelelementkanälen gesammelt werden, sodass der Wärmetauscher möglichst gleichmässig durchströmt wird. Es können auch verschiedene Abschnitte oder Segmente des Wärmetauschers durch getrennte Mantelkanäle mit Wärmeträgerfluid durchströmt werden, sodass der Wärmetauscher unterschiedliche Abschnitte oder Segmente enthält, die von unterschiedlich temperierten Wärmeträgerfluid durchströmt werden können. Dies erlaubt eine unterschiedliche Temperaturführung in den einzelnen Segmenten. Es hat sich gezeigt, dass für eine hohe Wärmeübertragung in einem kleinen Apparatevolumen bei Mantelelementdurchmessern von 60 mm und mehr mindestens die Hälfte aller Stegelemente mit dem Wärmeträgerfluid durchströmt werden sollten.The heat transfer fluid is advantageously fed to the jacket element and flows through a jacket channel located in the jacket element. The jacket channel adjoins the intermediate jacket element. The intermediate jacket element has openings which lead to the insert jacket channels. From there, the heat transfer fluid reaches at least some of the bar element channels of the bar elements. As a result, not only the surface of the inner wall of the insert casing element, but also the surface of the heated or cooled bar elements can be used as a heat exchange surface. The jacket channel can be formed on the inside by the intermediate jacket element and on the outside by the jacket element. An inlet and an outlet for the heat transfer fluid can be provided in the jacket element. In particular, the jacket element can contain connections for the supply and discharge of the heat transfer fluid. The jacket channel can have several Contain casing element chambers, wherein the heat transfer fluid can be distributed to a part of the intermediate casing element channels in at least one casing element chamber. The heat transfer fluid from the intermediate jacket element channels can be collected in at least one second jacket element chamber, so that the flow through the heat exchanger is as uniform as possible. It is also possible for heat transfer fluid to flow through different sections or segments of the heat exchanger through separate jacket ducts, so that the heat exchanger contains different sections or segments through which heat transfer fluid at different temperatures can flow. This allows different temperature control in the individual segments. It has been shown that for a high heat transfer in a small apparatus volume with jacket element diameters of 60 mm and more, the heat transfer fluid should flow through at least half of all web elements.

Es hat sich gezeigt, dass sowohl ein Gussverfahren, ein additives Herstellungsverfahren, ein Lötverfahren, ein Klebeverfahren, ein Einschrumpfverfahren, ein Klemmverfahren als auch ein Schweissverfahren kostengünstige Herstellungsverfahren für Stegelemente und einem spaltfrei monolithisch mit den Stegelementen verbundenen Einsatzmantelelement sein können, wenn das Einsatzmantelelement von einem Zwischenmantelelement umgeben ist, welches im Betriebszustand auch einer hohen Druckbelastung standhalten kann. Es kann dabei das Einsatzelement, umfassend das Einsatzmantelelement mit den entsprechenden Stegelementen in einem Stück hergestellt werden. Alternativ kann das Einsatzelement aus einzelnen Segmenten bestehen, die nachträglich zum Beispiel durch Schweissen oder geschraubte Flanschverbindungen oder durch Verspannen verbunden werden. Des Weiteren lassen sich sowohl für ein Schweissverfahren als auch für ein Gussverfahren die Aussengeometrie der Stegelemente und die Stegelementgeometrie sowie die Geometrie der Stegelementkanäle für das Wärmeträgerfluid leicht entkoppeln. So können für die Aussengeometrie der Stegelemente vorteilhafterweise rechteckige Profile verwendet werden und die Stegelementkanalgeometrie kann vorteilhafterweise als ein runder Querschnitt, das heisst insbesondere ein kreisförmiger oder ovaler Querschnitt gewählt werden. Daher können Stegelemente mit idealem Profil für die Quervermischung und/oder hoher Eigenfestigkeit für grosse maximale Fluiddrücke hergestellt werden. Es hat sich gezeigt, dass die Stegelementkanäle für das Wärmeträgerfluid in den Stegelementen vorteilhaft nach dem Giessprozess durch Erodieren und noch vorteilhafter durch Bohren hergestellt werden, sodass auch Stegelementkanäle mit kleinen Durchmessern hergestellt werden können.It has been shown that both a casting process, an additive manufacturing process, a soldering process, an adhesive process, a shrink-fit process, a clamping process and a welding process can be cost-effective manufacturing processes for bar elements and an insert casing element that is monolithically connected to the web elements without gaps if the insert casing element is from a Is surrounded intermediate jacket element, which can withstand a high pressure load in the operating state. The insert element, comprising the insert casing element, can be produced in one piece with the corresponding web elements. Alternatively, the insert element can consist of individual segments which are subsequently connected, for example, by welding or screwed flange connections or by bracing. Furthermore, both for a welding process and for a casting process, the external geometry of the bar elements and the bar element geometry and the geometry of the bar element channels for the heat transfer fluid can easily be decoupled. For example, rectangular profiles can advantageously be used for the outer geometry of the web elements and the web element channel geometry can advantageously be selected as a round cross section, that is to say in particular a circular or oval cross section. Therefore, bar elements with an ideal profile for cross-mixing and / or high intrinsic strength can be produced for high maximum fluid pressures. It has been shown that the bar element channels for the heat transfer fluid in the bar elements are advantageously produced after the casting process by erosion and even more advantageously by drilling, so that bar element channels with small diameters can also be produced.

Es hat sich des Weiteren gezeigt, dass mit den erfindungsgemässen Gruppen von Stegelementen und speziell mit Gruppen, in denen sich benachbarte Stegelemente kreuzen, und/oder speziell mit überlappenden Gruppen von Stegelementen eine sehr gute Wärmeübertragung und/oder Mischleistung erzeugt werden kann. Insbesondere kann die Anordnung einer zweiten Gruppe, die um 80 bis 100 Grad zur ersten Gruppe versetzt ist, für einen guten Wärmeübergang förderlich sein. Überraschenderweise hat sich auch gezeigt, dass speziell das Anbringen von zusätzlichen Teilgruppen und speziell bei viskosen Fluiden eine weitere Verbesserung des Wärmeübergangs und/oder der Mischleistung erzielbar ist.It has also been shown that with the groups of web elements according to the invention and especially with groups in which adjacent web elements intersect and / or especially with overlapping groups of web elements, very good heat transfer and / or mixing performance can be generated. In particular, the arrangement of a second group, which is offset by 80 to 100 degrees from the first group, can be beneficial for good heat transfer. Surprisingly, it has also been shown that especially the addition of additional subgroups and especially in the case of viscous fluids a further improvement in the heat transfer and / or the mixing performance can be achieved.

Auch der Wärmeübergang und/oder die Mischleistung in der Nähe der Innenwand des Einsatzmantelelements ist durch den direkten Übergang der Stegelemente in das Einsatzmantelelement wesentlich verbessert, da auch an der Innenwand befindliche Grenzschichten des fliessfähigen Mediums an der Erzielung eines optimalen Wärmeübergangs oder einer homogenen Mischung beteiligt sind. Insbesondere kann nicht nur eine optimale Erneuerung der Grenzschichten zwischen fliessfähigem Medium und Einsatzmantelelement, sondern auch zwischen fliessfähigem Medium und Stegelementoberfläche erzeugt werden. Eine optimale Grenzschichterneuerung führt daher zu einer optimalen Nutzung der Wärmeaustauschfläche. Die optimale Nutzung der Wärmeaustauschfläche führt auch dazu, dass der Wärmetauscher für eine gegebene Kühl- oder Heizaufgabe mit sehr kleinem Apparatevolumen und mit sehr kleinem Druckverlust gebaut werden kann.The heat transfer and / or the mixing performance in the vicinity of the inner wall of the insert casing element is also significantly improved by the direct transition of the web elements into the insert casing element, since boundary layers of the flowable medium on the inner wall also contribute to achieving an optimal heat transfer or a homogeneous mixture . In particular, not only an optimal renewal of the boundary layers between the flowable medium and the insert casing element, but also between the flowable medium and the web element surface can be generated. An optimal renewal of the boundary layer therefore leads to an optimal use of the heat exchange surface. The optimal use of the heat exchange surface also means that the heat exchanger can be built for a given cooling or heating task with a very small apparatus volume and with a very small pressure drop.

Dank des optimierten Wärmeübergangs zeigt der Wärmetauscher gemäss der Erfindung ein sehr enges Verweilzeitspektrum des zu heizenden oder kühlenden fliessfähigen Mediums. Dadurch können Ablagerungen oder Zersetzung von fliessfähigem Medium bestmöglich verhindert werden. Bei Kühlaufgaben, welche die Kühlung eines viskosen Fluids betreffen, wie zum Beispiel eines Polymers, kann dank der optimalen Erneuerung der Grenzschichten eine sehr niedrige Schmelzetemperatur nahe am Einfrierpunkt erreicht werden. Hierdurch wird insbesondere vermieden, dass sich verfestigtes Polymer an den Wärmeaustauschflächen ablagert. Der direkte Übergang der einzelnen Stegelemente in das Einsatzmantelelement und die Einhausung des Einsatzelementes in das Zwischenmantelelement führt zu einer sehr stabilen Konstruktion, die sich auch für die Betriebsweise mit hohen Fluidbetriebsdrücken eignet. Dadurch kann der erfindungsgemässe Wärmetauscher speziell zum Betrieb mit viskosen Fluiden sehr kompakt gebaut werden. Die Vorrichtung eignet sich grundsätzlich zum Mischen und Kühlen respektive Heizen von beliebigen fliessfähigen Medien wie Flüssigkeiten und Gasen, speziell aber für viskose und sehr viskose Fluide wie beispielsweise Polymere.Thanks to the optimized heat transfer, the heat exchanger according to the invention shows a very narrow residence time spectrum of the flowable medium to be heated or cooled. In this way, deposits or decomposition of the flowable medium can be prevented in the best possible way. For cooling tasks that involve the cooling of a viscous fluid such as a polymer, a very low melt temperature close to the freezing point can be achieved thanks to the optimal renewal of the boundary layers. This in particular prevents solidified polymer from being deposited on the heat exchange surfaces. The direct transition of the individual web elements into the insert casing element and the housing of the insert element in the intermediate casing element leads to a very stable construction which is also suitable for operation with high fluid operating pressures. As a result, the heat exchanger according to the invention can be made very compact, especially for operation with viscous fluids. The device is basically suitable for mixing and cooling or heating any flowable media such as Liquids and gases, but especially for viscous and very viscous fluids such as polymers.

Das Mantelelement, das Zwischenmantelelement sowie das Einsatzelement können giessfähige oder schweissbare Materialien enthalten, beispielsweise können Metalle, Keramik, Kunststoffe oder Kombinationen dieser Materialien zum Einsatz kommen.The jacket element, the intermediate jacket element and the insert element can contain castable or weldable materials, for example metals, ceramics, plastics or combinations of these materials can be used.

Ein Verfahren zum Betrieb eines Wärmetauschers enthält die nachfolgenden Verfahrensschritte, wobei der Wärmetauscher ein Einsatzelement und ein Mantelelement enthält, wobei das Einsatzelement zumindest ein gegenüber der Hauptströmungsrichtung in einem Winkel ungleich null angeordnetes Stegelement und ein fest mit dem Stegelement verbundenes Einsatzmantelelement umfasst, wobei das Stegelement einen Stegelementkanal enthält, der im Betriebszustand von einem Wärmeträgerfluid durchströmt wird, welches nicht in Verbindung mit dem fliessfähigen Medium steht, welches das Stegelement umströmt. Der Stegelementkanal erstreckt sich von einem ersten Ende des Stegelements zu einem zweiten Ende des Stegelements. Das Mantelelement kann einen Mantelkanal enthalten, welcher mit dem Stegelementkanal in fluidleitender Verbindung steht. Zwischen dem Einsatzelement und dem Mantelelement ist ein Zwischenmantelelement angeordnet, welches einen ersten Zwischenmantelelementkanal und einen zweiten Zwischenmantelelementkanal enthält, der vom Wärmeträgerfluid durchströmt wird, sodass das Wärmeträgerfluid vom Mantelkanal durch den ersten Zwischenmantelelementkanal in den Stegelementkanal strömt, den Stegelementkanal durchströmt und vom Stegelementkanal durch den zweiten Zwischenmantelelementkanal in den Mantelkanal strömt.A method for operating a heat exchanger contains the following method steps, the heat exchanger containing an insert element and a casing element, the insert element comprising at least one web element arranged at an angle not equal to zero with respect to the main flow direction and an insert casing element firmly connected to the web element, the web element comprising a Contains bar element channel through which a heat transfer fluid flows in the operating state, which is not in connection with the flowable medium which flows around the bar element. The bar element channel extends from a first end of the bar element to a second end of the bar element. The jacket element can contain a jacket channel which is in fluid-conducting connection with the web element channel. An intermediate jacket element is arranged between the insert element and the jacket element, which contains a first intermediate jacket element channel and a second intermediate jacket element channel through which the heat transfer fluid flows, so that the heat carrier fluid flows from the jacket channel through the first intermediate jacket element channel into the bar element channel, flows through the bar element channel and from the bar element channel through the second Between the casing element duct flows into the casing duct.

Ein Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauschers, welcher einen Einsatzelement und ein Mantelelement enthält, wobei das Einsatzelement zumindest ein gegenüber der Hauptströmungsrichtung in einem Winkel ungleich null angeordnetes Stegelement und ein fest mit dem Stegelement verbundenes Einsatzmantelelement umfasst die nachfolgenden Verfahrensschritte. Das Stegelement und das Einsatzmantelelement werden durch ein Klebeverfahren, Lötverfahren, Gussverfahren, additives Herstellungsverfahren, ein Schweissverfahren, Klemmverfahren oder ein Einschrumpfverfahren oder Kombinationen davon hergestellt. Das Stegelement enthält einen Stegelementkanal, der durch das Gussverfahren gemeinsam mit dem Einsatzmantelelement hergestellt wird oder in einem weiteren Arbeitsschritt mittels eines Bohrverfahrens oder eines Erosionsverfahrens hergestellt wird. Ein Stegelementkanal erstreckt sich von einem ersten Ende des Stegelements zu einem zweiten Ende des Stegelements, wobei das Einsatzelement im Mantelelement positioniert wird. Das Mantelelement kann einen Mantelkanal enthalten, welcher im zusammengebauten Zustand mit dem Stegelementkanal in fluidleitender Verbindung steht. Zwischen dem Einsatzelement und dem Mantelelement wird ein Zwischenmantelelement angeordnet, welches einen ersten Zwischenmantelelementkanal und einen zweiten Zwischenmantelelementkanal enthält, wobei das Zwischenmantelelement derart im Mantelelement positioniert wird und der Einsatzelement derart im Zwischenmantelelement positioniert wird, dass das Wärmeträgerfluid vom Mantelkanal durch den ersten Zwischenmantelelementkanal in den Stegelementkanal strömen kann, den Stegelementkanal durchströmen und vom Stegelementkanal durch den zweiten Zwischenmantelelementkanal in den Mantelkanal strömen kann.A method for producing a heat exchanger which contains an insert element and a jacket element, the insert element comprising at least one web element arranged at an angle not equal to zero with respect to the main flow direction and an insert jacket element firmly connected to the web element comprising the following method steps. The bar element and the insert casing element are produced by an adhesive process, soldering process, casting process, additive manufacturing process, a welding process, clamping process or a shrinking process or combinations thereof. The bar element contains a bar element channel which is produced by the casting process together with the insert casing element or is produced in a further work step by means of a drilling process or an erosion process. A bar element channel extends from a first end of the bar element to a second end of the bar element, the insert element in the Sheath element is positioned. The jacket element can contain a jacket channel which, in the assembled state, is in fluid-conducting connection with the web element channel. Between the insert element and the jacket element, an intermediate jacket element is arranged, which contains a first intermediate jacket element channel and a second intermediate jacket element channel, the intermediate jacket element being positioned in the jacket element in such a way and the insert element being positioned in the intermediate jacket element in such a way that the heat transfer fluid from the jacket channel through the first intermediate jacket element channel into the web element channel can flow, can flow through the bar element channel and can flow from the bar element channel through the second intermediate jacket element channel into the jacket channel.

Die Verwendung eines Zwischenmantelelements hat verschiedene Vorteile. So kann das Einsatzelement wesentlich dünner und leichter hergestellt werden. Daher kann für das Einsatzelement ein anderer Werkstoff, zum Beispiel ein höherwertiger Werkstoff, verwendet werden als für das Zwischenmantelelement. Insbesondere kann das Einsatzelement einen Werkstoff enthalten, der eine hohe Wärmeleitfähigkeit oder eine hohe Beständigkeit gegen Chemikalien, beispielsweise Korrosionsbeständigkeit, aufweist. Das Einsatzelement kann einteilig zusammen mit den Stegelementen durch ein additives Herstellungsverfahren oder Gussverfahren hergestellt werden. Da die Herstellung des Einsatzelements sehr aufwendig ist, kann es als Halbfabrikat an Lager gelegt werden und das Zwischenmantelelement kann je nach Anwendungsfall und Nominaldruck auf die erforderliche Wandstärke angepasst werden. Das Mantelelement, welches das Zwischenmantelelement umgibt, kann als ein weiterer Doppelmantel ausgebildet sein, durch den das Wärmeträgerfluid im Betriebszustand strömt. Das Wärmeträgerfluid gelangt durch die Öffnungen im Mantelelement und im Zwischenmantelelement sowie im Einsatzmantelelement zu mindestens einem der Stegelemente, sodass es das oder die Stegelemente durchströmen kann.The use of an intermediate jacket element has various advantages. The insert element can thus be made much thinner and lighter. Therefore, a different material, for example a higher-quality material, can be used for the insert element than for the intermediate jacket element. In particular, the insert element can contain a material which has a high thermal conductivity or a high resistance to chemicals, for example corrosion resistance. The insert element can be manufactured in one piece together with the bar elements by an additive manufacturing process or casting process. Since the production of the insert element is very complex, it can be stored as a semi-finished product and the intermediate jacket element can be adapted to the required wall thickness depending on the application and nominal pressure. The jacket element which surrounds the intermediate jacket element can be designed as a further double jacket through which the heat transfer fluid flows in the operating state. The heat transfer fluid passes through the openings in the jacket element and in the intermediate jacket element as well as in the insert jacket element to at least one of the web elements, so that it can flow through the web element or elements.

Nachfolgend wird der erfindungsgemässe Wärmetauscher anhand einiger Ausführungsbeispiele dargestellt. Es zeigen

  • Fig. 1a: einen Längsschnitt durch einen Wärmetauscher nach einem ersten Ausführungsbeispiel,
  • Fig. 1b: einen Radialschnitt durch den Wärmetauscher gemäss Fig. 1a,
  • Fig. 2a: einen Längsschnitt durch einen Wärmetauscher nach einem zweiten Ausführungsbeispiel,
  • Fig. 2b: einen Radialschnitt durch den Wärmetauscher gemäss Fig. 2a,
  • Fig. 3a: einen Längsschnitt durch einen Wärmetauscher nach einem dritten Ausführungsbeispiel,
  • Fig. 3b: einen Radialschnitt durch den Wärmetauscher gemäss Fig. 3a,
  • Fig. 4a: einen Längsschnitt durch einen Wärmetauscher nach einem vierten Ausführungsbeispiel,
  • Fig. 4b einen Längsschnitt durch einen Wärmetauscher nach einem fünften Ausführungsbeispiel,
  • Fig. 4c: einen Radialschnitt durch den Wärmetauscher gemäss Fig. 4a oder Fig. 4b.
The heat exchanger according to the invention is illustrated below with the aid of a few exemplary embodiments. Show it
  • Fig. 1a : a longitudinal section through a heat exchanger according to a first embodiment,
  • Figure 1b : a radial section through the heat exchanger according to Fig. 1a ,
  • Fig. 2a : a longitudinal section through a heat exchanger according to a second embodiment,
  • Figure 2b : a radial section through the heat exchanger according to Fig. 2a ,
  • Fig. 3a : a longitudinal section through a heat exchanger according to a third embodiment,
  • Figure 3b : a radial section through the heat exchanger according to Fig. 3a ,
  • Figure 4a : a longitudinal section through a heat exchanger according to a fourth embodiment,
  • Figure 4b a longitudinal section through a heat exchanger according to a fifth embodiment,
  • Figure 4c : a radial section through the heat exchanger according to Fig. 4a or 4b .

Fig. 1a zeigt einen Längsschnitt durch einen Wärmetauscher nach einem ersten Ausführungsbeispiel. Der Wärmetauscher 1 zum statischen Mischen und Wärmeaustausch gemäss Fig. 1a enthält ein Mantelelement 2 und ein Einsatzelement 3, wobei das Einsatzelement 3 im Betriebszustand im Inneren des Mantelelements 2 angeordnet ist. Das Mantelelement 2 ist als Hohlkörper ausgestaltet. Das Einsatzelement ist im Hohlkörper aufgenommen. Das Einsatzelement 3 hat eine Längsachse 4, die sich im Wesentlichen in Hauptströmungsrichtung des fliessfähigen Mediums erstreckt, welches das Mantelelement 2 im Betriebszustand durchströmt. Das Einsatzelement 3 enthält ein Einsatzmantelelement 31 und mindestens ein Stegelement 9, 10. Das Stegelement 9, 10 weist ein erstes Ende 13 und ein zweites Ende 14 auf, wobei das erste Ende 13 und das zweite Ende 14 des Stegelements 9, 10 mit dem Einsatzmantelelement 31 an verschiedenen Stellen verbunden ist. Das Stegelement 9, 10 enthält einen Stegelementkanal 11, 12. Der Stegelementkanal 11, 12 erstreckt sich vom ersten Ende 13 des Stegelements 9, 10 zum zweiten Ende 14 des Stegelements 9, 10. Das Mantelelement 2 enthält einen Mantelkanal 21, der mit dem Stegelementkanal 11, 12 in fluidleitender Verbindung steht. Zwischen dem Einsatzmantelelement 31 und dem Mantelelement 2 ist ein Zwischenmantelelement 5 angeordnet. Fig. 1a shows a longitudinal section through a heat exchanger according to a first embodiment. The heat exchanger 1 for static mixing and heat exchange according to Fig. 1a contains a casing element 2 and an insert element 3, the insert element 3 being arranged in the interior of the casing element 2 in the operating state. The jacket element 2 is designed as a hollow body. The insert element is received in the hollow body. The insert element 3 has a longitudinal axis 4 which extends essentially in the main flow direction of the flowable medium which flows through the jacket element 2 in the operating state. The insert element 3 contains an insert casing element 31 and at least one web element 9, 10. The web element 9, 10 has a first end 13 and a second end 14, the first end 13 and the second end 14 of the web element 9, 10 with the insert casing element 31 is connected in different places. The bar element 9, 10 contains a bar element channel 11, 12. The bar element channel 11, 12 extends from the first end 13 of the bar element 9, 10 to the second end 14 of the bar element 9, 10. The jacket element 2 contains a jacket channel 21 that connects to the bar element channel 11, 12 is in fluid communication. An intermediate jacket element 5 is arranged between the insert jacket element 31 and the jacket element 2.

Fig. 1a zeigt ein erstes Stegelement 9, durch welches der Längsschnitt gelegt ist, sodass dessen Stegelementkanal 11 sichtbar ist und ein zweites Stegelement 12, welches aufgeschnitten dargestellt ist, sodass die Projektion von dessen Querschnittsfläche in der Schnittebene sichtbar ist. Diese Anordnung ist nur als beispielhaft anzusehen, das heisst der Wärmetauscher könnte auch nur ein einziges Stegelement 9 oder noch weitere Stegelemente enthalten. Fig. 1a shows a first bar element 9 through which the longitudinal section is made so that its bar element channel 11 is visible and a second bar element 12, which is shown cut open, so that the projection of its cross-sectional area in FIG Cutting plane is visible. This arrangement is only to be regarded as an example, that is to say the heat exchanger could also contain only a single web element 9 or further web elements.

Unter der Länge eines Stegelements 9 wird die Abmessung vom ersten Ende 13 bis zum zweiten Ende 14 des Stegelements 9 entlang seiner Mittenachse verstanden. Unter der Dicke des Stegelements wird die Abmessung normal zur Mittenachse von einer Kante zur gegenüberliegenden Kante verstanden. Insbesondere kann die Dicke bei rohrförmigen Stegelementen dem Durchmesser des Stegelements 9 entsprechen.The length of a bar element 9 is understood to mean the dimension from the first end 13 to the second end 14 of the bar element 9 along its central axis. The thickness of the web element is understood to mean the dimension normal to the central axis from one edge to the opposite edge. In particular, in the case of tubular web elements, the thickness can correspond to the diameter of the web element 9.

Der Stegelementkanal 11 kann am ersten Ende 13 des Stegelements 9 in einen ersten Einsatzelementmantelkanal 32 münden. Der erste Einsatzelementmantelkanal 32 verläuft durch das Einsatzmantelelement 31 von dessen Innenwand zu dessen Aussenwand. Der Einsatzelementmantelkanal 32 kann sich gemäss dem vorliegenden Ausführungsbeispiel in radialer Richtung erstrecken.The bar element channel 11 can open into a first insert element casing channel 32 at the first end 13 of the bar element 9. The first insert element casing channel 32 runs through the insert casing element 31 from its inner wall to its outer wall. According to the present exemplary embodiment, the insert element casing channel 32 can extend in the radial direction.

Der Stegelementkanal 11 kann am zweiten Ende 14 des Stegelements 9 in einen zweiten Einsatzelementmantelkanal 33 münden. Der zweite Einsatzelementmantelkanal 33 verläuft durch das Einsatzmantelelement 31 von dessen Innenwand zu dessen Aussenwand.The bar element channel 11 can open into a second insert element casing channel 33 at the second end 14 of the bar element 9. The second insert element casing channel 33 runs through the insert casing element 31 from its inner wall to its outer wall.

Fig. 1b zeigt einen Radialschnitt durch den Wärmetauscher 1 gemäss Fig. 1a. Der Radialschnitt ist durch den Stegelementkanal 11 gelegt, um dessen Verlauf zu verdeutlichen. Das Zwischenmantelelement 5 ist schraffiert dargestellt, die Schraffuren des Einsatzelementes 3 sowie des Mantelelements 2 sind weggelassen, um die Darstellung übersichtlich zu halten. Der vom Einsatzelement 3 eingeschlossene Raum enthält das fliessfähige Medium, beispielsweise eine Polymerschmelze. Die Stegelemente 9, 10 werden im Betriebszustand vom fliessfähigen Medium umströmt. Das fliessfähige Medium trifft auf das Stegelement 9 auf, wodurch der Strom desselben geteilt und umgelenkt wird. Der geteilte und umgelenkte Strom des fliessfähigen Mediums trifft auf das stromabwärts gelegene Stegelement 10 auf, durch welches der geteilte und umgelenkte Strom des fliessfähigen Mediums erneut geteilt und umgelenkt wird. Eine fortschreitende Teilung und Umlenkung des Stroms des fliessfähigen Mediums führt zu dessen Wärmetausch und/oder Durchmischung. Durch die Stegelementkanäle 11, 12 kann ein Wärmeträgerfluid fliessen, welches zur Erwärmung oder Kühlung des fliessfähigen Mediums dient. In der Schnittdarstellung gemäss Fig. 1b wird insbesondere für den Stegelementkanal 11 deutlich, dass von der Mantelelementkammer 23 des Mantelelements 2 eine durchgehende Verbindung zur Mantelelementkammer 22 besteht. Das Zwischenmantelelement 5 enthält einen Zwischenmantelelementkanal 51, der eine Verbindung zwischen der Mantelelementkammer 23 und dem Einsatzelementmantelkanal 32 ausbildet. An den Einsatzelementmantelkanal 32 schliesst der Stegelementkanal 11 an. An den Stegelementkanal 11 schliesst der Einsatzelementmantelkanal 33 an. Der Einsatzelementmantelkanal 33 ist über den Zwischenmantelelementkanal 52 mit der Mantelelementkammer 22 verbunden. Die Zuleitung des Wärmeträgerfluids zur Mantelelementkammer 23 und die Ableitung des Wärmeträgerfluids aus der Mantelelementkammer 22 ist hier zeichnerisch nicht dargestellt. Die Mantelelementkammer 22 ist von der Mantelelementkammer 23 durch ein erstes Trennelement 26 und ein zweites Trennelement 27 getrennt, sodass ein dem Wärmetauscher zugeführtes Wärmeträgerfluid mit einer Temperatur T1 nicht mit einem vom Wärmetauscher abgeleiteten Wärmeträgerfluid mit einer Temperatur T2 vermischt werden kann und eine effiziente Kühlung oder Erwärmung des fliessfähigen Mediums erfolgen kann. Figure 1b shows a radial section through the heat exchanger 1 according to Fig. 1a . The radial section is laid through the web element channel 11 in order to illustrate its course. The intermediate casing element 5 is shown hatched, the hatching of the insert element 3 and the casing element 2 are omitted in order to keep the illustration clear. The space enclosed by the insert element 3 contains the flowable medium, for example a polymer melt. The web elements 9, 10 are flowed around by the flowable medium in the operating state. The flowable medium impinges on the web element 9, whereby the flow of the same is divided and deflected. The divided and deflected flow of the flowable medium impinges on the downstream web element 10, by means of which the divided and deflected flow of the flowable medium is again divided and deflected. A progressive division and deflection of the flow of the flowable medium leads to its heat exchange and / or mixing. A heat transfer fluid, which is used to heat or cool the flowable medium, can flow through the bar element channels 11, 12. In the sectional view according to Figure 1b it becomes clear in particular for the bar element channel 11 that there is a continuous connection from the jacket element chamber 23 of the jacket element 2 to the jacket element chamber 22. The intermediate jacket element 5 contains an intermediate jacket element channel 51, which forms a connection between the jacket element chamber 23 and the insert element jacket channel 32. The bar element channel 11 adjoins the insert element casing channel 32. The insert element casing channel 33 adjoins the bar element channel 11. The insert element jacket channel 33 is connected to the jacket element chamber 22 via the intermediate jacket element channel 52. The supply of the heat transfer fluid to the casing element chamber 23 and the discharge of the heat transfer fluid from the casing element chamber 22 are not shown in the drawing here. The shell element chamber 22 is separated from the shell element chamber 23 by a first separating element 26 and a second separating element 27, so that a heat transfer fluid supplied to the heat exchanger with a temperature T1 cannot be mixed with a heat transfer fluid with a temperature T2 derived from the heat exchanger and efficient cooling or heating of the flowable medium can take place.

Fig. 2a zeigt einen Längsschnitt durch einen Wärmetauscher 1 nach einem zweiten Ausführungsbeispiel. Der Wärmetauscher 1 enthält ein Einsatzelement 3, ein Zwischenmantelelement 5 und ein Mantelelement 2. Der Einsatzelement 3 umfasst eine gegenüber der Hauptströmungsrichtung in einem Winkel ungleich null angeordnete erste und zweite Gruppe 6, 7 von Stegelementen 9, 10 und einem fest mit zumindest einem Teil der Stegelemente 9, 10 verbundenen Einsatzmantelelement 31. Die Stegelemente 9, 10 enthalten Stegelementkanäle 11, 12. Diese Stegelementkanäle 11, 12 werden im Betriebszustand von einem Wärmeträgerfluid durchströmt. Das Wärmeträgerfluid steht nicht in Verbindung mit dem fliessfähigen Medium, welches die Stegelemente 9, 10 umströmt. Fig. 2a zeigt ein erstes Einsatzelement 3 und ein zweites Einsatzelement 3, die denselben Aufbau haben. Für jedes der ersten und zweiten Einsatzelemente 3 kann je ein Zwischenmantelelement 5 und ein Mantelelement 2 vorgesehen sein. Alternativ kann jedes der ersten und zweiten Einsatzelemente 3 oder die Zwischenmantelelemente 5 oder die Mantelelemente je ein einziges Bauteil ausbilden, was zeichnerisch nicht dargestellt ist. Jedes der ersten oder zweiten Einsatzelemente 3 umfasst eine erste Gruppe 6 von Stegelementen 9, 10 sowie eine zweite Gruppe 7 von Stegelementen 9, 10. In Fig. 2a sind weiteres eine erste Gruppe 16, eine zweite Gruppe 17 von Stegelementen gezeigt, die zum zweiten Einsatzelement 3 gehörig sind. Da die beiden gezeigten Einsatzelemente 3, die Zwischenmantelelemente 5 sowie die Mantelelemente 2 gleich aufgebaut sind, wurde der Übersichtlichkeit halber auf die Bezugszeichen des rechtsseitigen Einsatzelementes 3, des zugehörigen Zwischenmantelelements 5 und des Mantelelements 2 verzichtet. An diese ersten und zweiten Gruppen 6, 7, 16, 17 können weitere Gruppen von Stegelementen anschliessen, was ebenfalls zeichnerisch nicht dargestellt ist. Gemäss dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind alle Gruppenpaare gleich aufgebaut. Daher gilt die nachfolgende Beschreibung für die ersten Gruppen 6, 16 sowie die zweiten Gruppen 7, 17. Jede Gruppe kann eine Mehrzahl von Stegelementen umfassen. Je nach der Grösse des Raums und/oder der Breite der Stegelemente können 2 bis 20, vorzugsweise 4 bis 12 Stegelemente einer Gruppe parallel zueinander angeordnet sein. Fig. 2a shows a longitudinal section through a heat exchanger 1 according to a second embodiment. The heat exchanger 1 contains an insert element 3, an intermediate jacket element 5 and a jacket element 2. The insert element 3 comprises a first and second group 6, 7 of web elements 9, 10 and one fixed to at least a part of the main flow direction at an angle other than zero Bar elements 9, 10 connected to the insert casing element 31. The bar elements 9, 10 contain bar element channels 11, 12. A heat transfer fluid flows through these bar element channels 11, 12 in the operating state. The heat transfer fluid is not in contact with the flowable medium which flows around the web elements 9, 10. Fig. 2a shows a first insert element 3 and a second insert element 3 which have the same structure. An intermediate jacket element 5 and a jacket element 2 can be provided for each of the first and second insert elements 3. Alternatively, each of the first and second insert elements 3 or the intermediate jacket elements 5 or the jacket elements can each form a single component, which is not shown in the drawing. Each of the first or second insert elements 3 comprises a first group 6 of bar elements 9, 10 and a second group 7 of bar elements 9, 10. In Fig. 2a a first group 16 and a second group 17 of bar elements which are associated with the second insert element 3 are also shown. Since the two shown insert elements 3, the intermediate casing elements 5 and the casing elements 2 are constructed in the same way, for the sake of clarity the reference symbols for the right-hand insert element 3, the associated intermediate casing element 5 and the casing element 2 have been omitted. To this first and second groups 6, 7, 16, 17 can connect further groups of web elements, which is also not shown in the drawing. According to the present exemplary embodiment, all group pairs have the same structure. The following description therefore applies to the first groups 6, 16 and the second groups 7, 17. Each group can comprise a plurality of web elements. Depending on the size of the space and / or the width of the web elements, 2 to 20, preferably 4 to 12, web elements of a group can be arranged parallel to one another.

Die erste Gruppe 6 von Stegelementen 9 erstreckt sich entlang einer gemeinsamen ersten Gruppenebene. Die Gruppenebene enthält die Längsachse eines im Inneren des Stegelements 9 verlaufenden Stegelementkanals 11, wenn der Stegelementkanal 11 derart angeordnet ist, dass seine Längsachse mit der Mittenachse des Stegelements 9 zusammenfällt. In der vorliegenden Darstellung verläuft die Gruppenebene normal zur Zeichnungsebene.The first group 6 of web elements 9 extends along a common first group level. The group level contains the longitudinal axis of a bar element channel 11 running inside the bar element 9 when the bar element channel 11 is arranged in such a way that its longitudinal axis coincides with the center axis of the bar element 9. In the present illustration, the group level runs normal to the drawing level.

Die zweite Gruppe 7 von Stegelementen erstreckt sich entlang einer zweiten gemeinsamen Gruppenebene. Die zweite Gruppenebene ist in gleicher Weise definiert wie die erste Gruppenebene. Die ersten und zweiten Gruppenebenen kreuzen sich. In der vorliegenden Darstellung kreuzen sie sich genau auf der Längsachse 4 des Einsatzelementes 3. Ein Stegelement 9 der ersten Gruppe schliesst an ein Stegelement 10 der zweiten Gruppe an. Das Stegelement 9 ist somit kreuzweise zum Stegelement 10 angeordnet. Die Stegelemente der ersten Gruppe 6 wechseln somit mit den Stegelementen der zweiten Gruppe 7 ab. Das Stegelement 9 ist entlang seiner Längsachse geschnitten, sodass eine Hälfte des Stegelementkanals 11 sichtbar ist. Das Stegelement 10 befindet sich in Bezug auf die Zeichnungsebene hinter dem Stegelement 9. Es ist daher nicht geschnitten und der durch das Stegelement 10 verlaufende Stegelementkanal 12 ist nur mittels einer strichlierten Linie dargestellt. Der Stegelementkanal 11 des Stegelements 9 der ersten Gruppe verläuft von einem ersten Ende 13 zu einem zweiten Ende 14 des Stegelements. Der Stegelementkanal 11, 12 kann eine Querschnittsfläche in der Form eines Rundelements aufweisen. Das Rundelement kann ein Element aus der Gruppe der Kreise, Ellipsen, abgerundeten Vierecke oder Vielecke umfassen.The second group 7 of web elements extends along a second common group level. The second group level is defined in the same way as the first group level. The first and second group levels intersect. In the present illustration, they intersect exactly on the longitudinal axis 4 of the insert element 3. A web element 9 of the first group adjoins a web element 10 of the second group. The bar element 9 is thus arranged crosswise to the bar element 10. The bar elements of the first group 6 thus alternate with the bar elements of the second group 7. The bar element 9 is cut along its longitudinal axis so that half of the bar element channel 11 is visible. The bar element 10 is located behind the bar element 9 in relation to the plane of the drawing. It is therefore not sectioned and the bar element channel 12 running through the bar element 10 is shown only by means of a dashed line. The bar element channel 11 of the bar element 9 of the first group runs from a first end 13 to a second end 14 of the bar element. The bar element channel 11, 12 can have a cross-sectional area in the form of a round element. The round element can comprise an element from the group of circles, ellipses, rounded rectangles or polygons.

Gemäss einem Ausführungsbeispiel kreuzt sich die Gruppenebene der ersten Gruppe 6 mit der Gruppenebene der zweiten Gruppe 7 derart, dass eine gemeinsame Kreuzungslinie ausgebildet wird, welche einen Schnittpunkt mit der Längsachse 4 hat oder im Wesentlichen quer zur Längsachse verläuft und/oder in einer Normalebene zur Kreuzungslinie, welche die Längsachse enthält, einen minimalen Abstand zur Längsachse aufweist. Durch diese Anordnung haben die Stegelemente 9, 10 eine in Bezug auf die Schnittebene symmetrische Konfiguration, sodass der Wärmeaustausch in dem oberhalb der Längsachse gelegenen Teilbereich des Raums im Wesentlichen gleich gut erfolgt wie im unterhalb der Längsachse gelegenen Teilbereich des Raums.According to one embodiment, the group level of the first group 6 intersects the group level of the second group 7 in such a way that a common intersection line is formed which has an intersection with the longitudinal axis 4 or runs essentially transversely to the longitudinal axis and / or in a plane normal to the intersection line , those who Contains longitudinal axis, has a minimum distance from the longitudinal axis. As a result of this arrangement, the web elements 9, 10 have a symmetrical configuration with respect to the sectional plane, so that the heat exchange in the sub-area of the room located above the longitudinal axis is essentially as good as in the sub-area of the room located below the longitudinal axis.

Die erste und zweite Gruppenebene ist in einem Winkel von 25 bis 75 Grad zur Längsachse 4 angeordnet. In der vorliegenden Darstellung beträgt der Winkel 30 bis 60 Grad zur Längsachse 4, in vielen Fällen im Wesentlichen 45 Grad zur Längsachse 4.The first and second group levels are arranged at an angle of 25 to 75 degrees to the longitudinal axis 4. In the present illustration, the angle is 30 to 60 degrees to the longitudinal axis 4, in many cases essentially 45 degrees to the longitudinal axis 4.

Das Mantelelement 2 enthält einen Mantelkanal 21, der mehrere Mantelelementkammern 22, 23 enthalten kann. Der Mantelkanal 21 enthält eine Zuleitung 24 und eine Ableitung 25 für ein Wärmeträgerfluid. Die Zuleitung 24 kann einen Zulaufstutzen umfassen. Die Ableitung 25 kann einen Ablassstutzen umfassen. Der Mantelkanal 21 enthält einen Verteilerkanal für die Verteilung des Wärmeträgerfluids auf eine Mehrzahl von Zwischenelementkanälen 51 und einen Sammelkanal für die Zusammenführung des Wärmeträgerfluids von einer Mehrzahl an Zwischenelementkanälen 52. Beispielsweise steht je ein Zwischenmantelelementkanal 51 und je ein Zwischenmantelelementkanal 52 mit je einem Einsatzelementmantelkanal 32 bzw. einem Einsatzelementmantelkanal 33 mit dem ersten und zweiten Ende 13, 14 des Stegelements in fluidleitender Verbindung. Für jedes der Stegelemente 9, 10, das einen Stegelementkanal 11, 12 enthält, bildet der Einsatzelementmantelkanal 32 einen Zuleitungskanal aus, welcher das Wärmeträgerfluid dem entsprechenden Stegelementkanal 11, 12 im Stegelement 9, 10 zuführt und der Einsatzelementmantelkanal 33 bildet einen Ableitungskanal aus, welcher das Wärmeträgerfluid vom Stegelementkanal 11, 12 im entsprechenden Stegelement 9, 10 in den Zwischenmantelelementkanal 52 und die Mantelelementkammer 23 leitet. In Fig. 2a ist das Stegelement 9 der Gruppe 6 bzw. 16 jeweils geschnitten dargestellt, die Stegelemente 10 der Gruppe 7 bzw. 17 liegen in der Zeichnungsebene dahinter. Die Stegelementkanäle 12 in diesen Stegelementen 10 sind nicht sichtbar, sie sind mit strichlierten Linien eingezeichnet.The jacket element 2 contains a jacket channel 21 which can contain a plurality of jacket element chambers 22, 23. The jacket channel 21 contains a supply line 24 and a discharge line 25 for a heat transfer fluid. The supply line 24 can comprise an inlet connection. The discharge line 25 can comprise a drain connection. The jacket channel 21 contains a distribution channel for the distribution of the heat transfer fluid to a plurality of intermediate element channels 51 and a collecting channel for the merging of the heat transfer fluid from a plurality of intermediate element channels 52. an insert element casing channel 33 with the first and second ends 13, 14 of the web element in fluid-conducting connection. For each of the bar elements 9, 10, which contains a bar element channel 11, 12, the insert element jacket channel 32 forms a feed channel which feeds the heat transfer fluid to the corresponding bar element channel 11, 12 in the bar element 9, 10 and the insert element jacket channel 33 forms a discharge channel which the Conducts heat transfer fluid from the bar element channel 11, 12 in the corresponding bar element 9, 10 into the intermediate jacket element channel 52 and the jacket element chamber 23. In Fig. 2a the web element 9 of the group 6 or 16 is shown in section, the web elements 10 of the group 7 and 17 are in the plane of the drawing behind. The bar element channels 12 in these bar elements 10 are not visible; they are drawn in with dashed lines.

Der Übergang des Stegelementkanals 11, 12 von zumindest einem der ersten und zweiten Enden 13, 14 des Stegelements 9, 10 zu dem jeweils korrespondierenden Einsatzelementmantelkanal 32, 33 im Einsatzmantelelement 31 des Einsatzelementes 3 erfolgt spaltfrei. Die Stegelemente 9, 10 des Einsatzelementes 3 können demnach als ein einziges Bauteil ausgebildet sein, welches beispielsweise durch ein Schweissverfahren, ein Schrumpfverfahren oder durch ein Gussverfahren oder additives Herstellungsverfahren herstellbar ist.The transition of the bar element channel 11, 12 from at least one of the first and second ends 13, 14 of the bar element 9, 10 to the respectively corresponding insert element casing duct 32, 33 in the insert casing element 31 of the insert element 3 takes place without a gap. The web elements 9, 10 of the insert element 3 can accordingly be designed as a single component which, for example, by a welding process Shrinking process or by a casting process or additive manufacturing process can be produced.

Damit die Stegelemente 9, 10 und die entsprechenden Stegelementkanäle 11, 12 insbesondere im Gussverfahren fehlerfrei, insbesondere lunkerfrei, hergestellt werden können, und zur Optimierung der Strömung des fliessfähigen Mediums ausserhalb der Stegelemente oder auch zur Optimierung der Strömung des Wärmeträgerfluids in den Stegelementkanälen 11, 12 sowie den Einsatzmantelkanälen 32, 33 können die Übergänge vom Einsatzmantelelement 31 zum Stegelementkanal 11, 12 mit Rundungen versehen sein, was zeichnerisch nicht dargestellt ist. Jede der Rundungen kann insbesondere einen Radius von mindestens 0.5 mm bis 10 mm aufweisen.So that the bar elements 9, 10 and the corresponding bar element channels 11, 12 can be produced without errors, in particular without voids, in particular in the casting process, and to optimize the flow of the flowable medium outside the bar elements or also to optimize the flow of the heat transfer fluid in the bar element channels 11, 12 as well as the insert jacket channels 32, 33, the transitions from the insert jacket element 31 to the bar element channel 11, 12 can be provided with curves, which is not shown in the drawing. Each of the roundings can in particular have a radius of at least 0.5 mm to 10 mm.

Es können beliebig viele Gruppen 6, 7, 16, 17 von Stegelementen in Hauptströmungsrichtung gesehen hintereinander angeordnet werden. Das Einsatzelement 3 kann auch nur aus einer ersten Gruppe 6 und einer zweiten Gruppe 7 von Stegelementen bestehen. Daher werden in der Beschreibung die erste Gruppe 6 und die zweite Gruppe 7 stellvertretend für eine Mehrzahl weiterer gleichartiger erster oder zweiter Gruppen angesehen. Wie viele Gruppenpaare im Einzelfall vorgesehen sind, hängt von der konkreten Wärmeaustausch- und/oder Mischaufgabe ab. Das heisst, wenn in den folgenden Unterlagen nur die erste und die zweite Gruppe beschrieben sind, kann daraus nicht abgeleitet werden, dass nur dieses besondere Ausführungsbeispiel offenbart ist, vielmehr sollen Ausführungsbeispiele mit einer Mehrzahl von Gruppenpaaren, wobei jedes dieser Gruppenpaare aus je einer ersten und einer zweiten Gruppe besteht, von dieser Beschreibung mit erfasst sein. Der Einfachheit halber wird die Beschreibung auf eines der Gruppenpaare beschränkt.Any number of groups 6, 7, 16, 17 of bar elements can be arranged one behind the other as seen in the main flow direction. The insert element 3 can also consist only of a first group 6 and a second group 7 of bar elements. Therefore, in the description, the first group 6 and the second group 7 are regarded as representative of a plurality of further similar first or second groups. How many pairs of groups are provided in each individual case depends on the specific heat exchange and / or mixing task. This means that if only the first and the second group are described in the following documents, it cannot be deduced from this that only this particular embodiment is disclosed, rather embodiments with a plurality of group pairs, each of these group pairs consisting of a first and a second group should be included in this description. For the sake of simplicity, the description is restricted to one of the group pairs.

Jede der Gruppen kann den gleichen Aufbau wie die vorhergehende Gruppe aufweisen, der Aufbau benachbarter Gruppen kann sich auch voneinander unterscheiden. Jedes der in Fig. 1a bis Fig. 4c gezeigten Ausführungsbeispiele kann mit jedem anderen Ausführungsbeispiel beliebig kombiniert werden.Each of the groups can have the same structure as the previous group; the structure of adjacent groups can also differ from one another. Each of the in Figures 1a to 4c The exemplary embodiments shown can be combined as desired with any other exemplary embodiment.

Es können auch zumindest teilweise Gruppen verwendet werden, deren Stegelemente keinen Stegelementkanal enthalten. Des Weiteren können Stegelemente vorgesehen sein, die Teilgruppen ausbilden. Ein Stegelement einer derartigen Teilgruppe kann sich beispielsweise nur vom Einsatzmantelelement 31 bis zur Längsachse 4 erstrecken, was zeichnerisch nicht dargestellt ist. Derartige Teilgruppen können insbesondere am Anfang oder Ende des Einsatzelementes 3 ausgebildet sein. Teilgruppen können insbesondere zur Vermeidung von Lücken, dienen, die auftreten, wenn mehrere Wärmetauscher in Serie angeordnet werden. Wenn eine derartige Lücke bestehen bleibt, werden dem fliessfähigen Medium weniger Umlenkungsmöglichkeiten geboten und demzufolge kann sich der Wärmetausch verschlechtern oder verringern.It is also possible, at least in part, to use groups whose bar elements do not contain a bar element channel. Furthermore, web elements can be provided which form subgroups. A web element of such a subgroup can, for example, only extend from the insert casing element 31 to the longitudinal axis 4, which is not shown in the drawing. Such sub-groups can be formed in particular at the beginning or end of the insert element 3. Subgroups can be used in particular to avoid Gaps, which occur when several heat exchangers are arranged in series. If such a gap remains, the flowable medium is offered fewer possibilities of diversion and consequently the heat exchange can deteriorate or decrease.

Nach einer Variante können die das Ende des Einsatzelementes ausbildenden Teilgruppen auch Stegelementkanäle enthalten.According to a variant, the subgroups forming the end of the insert element can also contain bar element channels.

Die Stegelementkanäle 11, 12 verlaufen im Inneren der Stegelemente 9, 10, sodass keine Verbindung zwischen den Stegelementkanälen im Inneren der Stegelemente und dem Raum, welcher die Stegelemente umgibt, besteht. Der Raum enthält im Betriebszustand das fliessfähige Medium.The bar element channels 11, 12 run in the interior of the bar elements 9, 10, so that there is no connection between the bar element channels in the interior of the bar elements and the space which surrounds the bar elements. In the operating state, the room contains the flowable medium.

Die hintereinander angeordneten Gruppen können derart angeordnet sein, dass sie überlappen, um so viel aktive Wärmeaustauschfläche wie möglich in dem vom Mantelelement 2 gebildeten Volumen bereitzustellen. Unter Überlappen ist zu verstehen, dass mindestens ein Teil der Stegelemente einer ersten Gruppe und ein Teil der Stegelemente einer nachfolgenden Gruppe und/oder ein Teil der Stegelemente einer vorhergehenden Gruppe im gleichen in Hauptströmungsrichtung gesehenen Rohrabschnitt angeordnet sind. Die Projektion der Länge des Stegelements auf die Längsachse ergibt eine Länge L1 und die Projektion des überlappenden Teils der Stegelemente der benachbarten Gruppe auf die Längsachse ergibt eine Länge L2, wobei L2 kleiner als L1 ist und L2 grösser 0 ist. Der betrachtete Rohrabschnitt wird dabei so definiert, dass er die Länge L1 aufweist, das heisst das Hüllvolumen des zentral angeordneten Stegelements 9 darstellt. Das Hüllvolumen ist bei einem zylinderförmigen Mantelelement mit kreisförmigem Querschnitt ein Hüllzylinder, bei einem Mantelelement mit rechteckigem oder vieleckigem Querschnitt ein Hüllquader.The groups arranged one behind the other can be arranged in such a way that they overlap in order to provide as much active heat exchange surface as possible in the volume formed by the jacket element 2. Overlapping is understood to mean that at least some of the web elements of a first group and some of the web elements of a subsequent group and / or some of the web elements of a preceding group are arranged in the same pipe section viewed in the main flow direction. The projection of the length of the bar element onto the longitudinal axis results in a length L1 and the projection of the overlapping part of the bar elements of the adjacent group onto the longitudinal axis results in a length L2, where L2 is less than L1 and L2 is greater than 0. The tube section under consideration is defined in such a way that it has the length L1, that is to say represents the envelope volume of the centrally arranged web element 9. In the case of a cylindrical jacket element with a circular cross section, the envelope volume is an envelope cylinder, and in the case of a jacket element with a rectangular or polygonal cross section it is an envelope cuboid.

Fig. 2b zeigt einen Radialschnitt durch den statischen Mischer 1 gemäss Fig. 2a. Der Radialschnitt ist gemäss diesem Ausführungsbeispiel nicht durch den Stegelementkanal 11 gelegt, da dessen Verlauf dem in Fig. 1b dargestellten Verlauf entsprechen würde. Das Zwischenmantelelement 5 ist schraffiert dargestellt, die Schraffuren des Einsatzelementes 3 sowie des Mantelelements 2 sind weggelassen, um die Darstellung übersichtlich zu halten. Gleiche Teile werden in dieser Fig. 2b gleich bezeichnet und nicht mehr beschrieben, soweit die Beschreibung bereits in Zusammenhang mit Fig. 1a, 1b oder Fig. 2a vorgenommen worden ist. Fig. 2b zeigt ein zu der Gruppe 6 gehöriges Stegelement 9 sowie zwei zu der Gruppe 7 zugehörige Stegelemente 10. Die Gruppe 6 enthält gemäss der vorliegenden Darstellung zwei weitere Stegelemente mit Stegelementkanälen. Figure 2b shows a radial section through the static mixer 1 according to Fig. 2a . According to this exemplary embodiment, the radial section is not laid through the bar element channel 11, since its course corresponds to that in FIG Figure 1b would correspond to the course shown. The intermediate casing element 5 is shown hatched, the hatching of the insert element 3 and the casing element 2 are omitted in order to keep the illustration clear. Same parts are in this Figure 2b referred to identically and no longer described, as far as the description is already in connection with Figures 1a, 1b or Fig. 2a has been made. Figure 2b shows a bar element 9 belonging to group 6 and two bar elements 10 belonging to group 7. According to the present illustration, group 6 contains two further bar elements with bar element channels.

Im linksseitigen Teil der Fig. 2b verlaufen die meisten Einsatzmantelkanäle 32, 33 in im Wesentlichen radialer Richtung, was mittels strichlierter Linien verdeutlicht ist. Auch die meisten Zwischenmantelelementkanäle 51, 52 verlaufen in im Wesentlichen radialer Richtung.In the left-hand part of the Figure 2b Most of the insert jacket channels 32, 33 run in an essentially radial direction, which is illustrated by means of dashed lines. Most of the intermediate jacket element channels 51, 52 also run in a substantially radial direction.

Im rechtsseitigen Teil der Fig. 2b verlaufen die Einsatzmantelkanäle 32, 33 in Richtung der Längsachse des Stegelements, was mittels strichlierter Linien verdeutlicht ist. Auch die Zwischenmantelelementkanäle 51, 52 verlaufen in im Wesentlichen parallel zur Längsachse des Stegelements.In the right-hand part of the Figure 2b the insert jacket channels 32, 33 run in the direction of the longitudinal axis of the bar element, which is illustrated by means of dashed lines. The intermediate jacket element channels 51, 52 also run essentially parallel to the longitudinal axis of the web element.

Fig. 3a zeigt einen Längsschnitt durch einen Wärmetauscher 1 nach einem dritten Ausführungsbeispiel, wobei Fig. 3a zwei Varianten des Wärmetauschers 1 zeigt. Der Wärmetauscher 1 zum statischen Mischen und Wärmeaustausch gemäss Fig. 3a enthält ein Mantelelement 2 und ein Einsatzelement 3, wobei das Einsatzelement 3 im Betriebszustand im Inneren des Mantelelements 2 angeordnet ist. Das Einsatzelement 3 unterscheidet sich dahingehend von den vorherigen Ausführungsbeispielen, dass der Stegelementkanal 11 des Stegelements 9 knickfrei ausgebildet ist. Die Längsachse des Stegelementkanals 11 fällt mit der Längsachse der Einsatzmantelkanäle 32, 33 zusammen. Das Wärmeträgerfluid kann den Einsatzelement 3 somit ohne Umlenkung durchströmen. Gemäss einer ersten Variante fällt auch die Längsachse des Zwischenmantelelementkanals 51 mit der Längsachse des Stegelements 9 zusammen. Der Zwischenmantelelementkanal 51 bildet somit die Fortsetzung des Einsatzelementmantelkanals 32 aus. Fig. 3a shows a longitudinal section through a heat exchanger 1 according to a third embodiment, wherein Fig. 3a shows two variants of the heat exchanger 1. The heat exchanger 1 for static mixing and heat exchange according to Fig. 3a contains a casing element 2 and an insert element 3, the insert element 3 being arranged in the interior of the casing element 2 in the operating state. The insert element 3 differs from the previous exemplary embodiments in that the bar element channel 11 of the bar element 9 is designed without kinks. The longitudinal axis of the bar element channel 11 coincides with the longitudinal axis of the insert jacket channels 32, 33. The heat transfer fluid can thus flow through the insert element 3 without deflection. According to a first variant, the longitudinal axis of the intermediate jacket element channel 51 also coincides with the longitudinal axis of the web element 9. The intermediate jacket element channel 51 thus forms the continuation of the insert element jacket channel 32.

Gemäss einer zweiten Variante erstreckt sich die Längsachse des Zwischenmantelelementkanals 52 in im Wesentlichen radialer Richtung. Daher wird zwischen dem Einsatzelementmantelkanal 32 und dem Zwischenmantelelementkanal 52 ein Knick ausgebildet, was auf der unteren Seite der Fig. 3a dargestellt ist.According to a second variant, the longitudinal axis of the intermediate jacket element channel 52 extends in a substantially radial direction. Therefore, a kink is formed between the insert element casing channel 32 and the intermediate casing element channel 52, which is on the lower side of the Fig. 3a is shown.

Das Stegelement 9 und das Stegelement 10 sind gemäss dieser Variante in einem Winkel von ungleich 90 Grad zueinander angeordnet, was in Fig. 3b sichtbar ist.According to this variant, the bar element 9 and the bar element 10 are arranged at an angle other than 90 degrees, which is shown in FIG Figure 3b is visible.

Fig. 4a zeigt einen Längsschnitt durch einen Wärmetauscher 1 nach einem vierten Ausführungsbeispiel. Die Stegelemente 9, 10 des Einsatzelementes 3 sind im Wesentlichen in Radialrichtung angeordnet, das heisst die Längsachse der Stegelemente 9, 10 erstreckt sich in einem Winkel von 90 Grad zu der Längsachse 4. Die Stegelemente 9, 10 können einen kreisförmigen oder ovalen Querschnitt aufweisen. Figure 4a shows a longitudinal section through a heat exchanger 1 according to a fourth embodiment. The bar elements 9, 10 of the insert element 3 are arranged essentially in the radial direction, that is, the longitudinal axis of the bar elements 9, 10 extends at an angle of 90 degrees to the longitudinal axis 4. The bar elements 9, 10 can have a circular or oval cross-section.

Fig. 4b zeigt einen Längsschnitt durch einen Wärmetauscher 1 nach einem fünften Ausführungsbeispiel, welcher sich vom Wärmetauscher 1 gemäss dem in Fig. 4a gezeigten Ausführungsbeispiel dahingehend unterscheidet, dass zumindest eines der Stegelemente 9, 10 eine rechteckige Querschnittsfläche aufweist. Figure 4b shows a longitudinal section through a heat exchanger 1 according to a fifth embodiment, which extends from the heat exchanger 1 according to the FIG Figure 4a The exemplary embodiment shown differs in that at least one of the web elements 9, 10 has a rectangular cross-sectional area.

Ein erstes Einsatzelement 3 gemäss Fig. 4a oder jedem der vorherigen Ausführungsbeispiele kann mit einem zweiten Einsatzelement gemäss Fig. 4b oder jedem der vorherigen Ausführungsbeispiele kombiniert werden. Das oder die Mantelelemente 2 und das oder die Zwischenmantelelemente 5 können gleich ausgebildet sein. Sie werden hintereinander entlang der Längsachse 4 angeordnet, um einen Wärmetauscher grösserer Baulänge und mit verbessertem Wirkungsgrad bereitzustellen.A first insert element 3 according to Figure 4a or each of the previous exemplary embodiments can be provided with a second insert element according to Figure 4b or any of the previous exemplary embodiments can be combined. The jacket element or elements 2 and the intermediate jacket element or elements 5 can be of identical design. They are arranged one behind the other along the longitudinal axis 4 in order to provide a heat exchanger of greater overall length and with improved efficiency.

Das erste Mantelelement 2 und/oder der erste Einsatzelement 3 können in Bezug auf das zweite Mantelelement 2 und das zweite Einsatzelement 3 um einen Winkel von 20 Grad bis 90 Grad gedreht sein. Die Zufuhr von Wärmeträgerfluid zum Mischraum erfolgt über eine nicht dargestellte erste Zuleitung und dessen Abfuhr über eine nicht dargestellte erste Ableitung. Weil das zweite Mantelelement 2 und/oder der zweite Einsatzelement 3 in seiner Gesamtheit um einen Winkel von 20 Grad bis 90 Grad zum ersten Mantelelement 2 verdreht ist, können auch der zweite Zulauf und der zweite Ablauf um einen Winkel von 20 Grad bis 90 Grad verdreht sein.The first casing element 2 and / or the first insert element 3 can be rotated by an angle of 20 degrees to 90 degrees with respect to the second casing element 2 and the second insert element 3. The supply of heat transfer fluid to the mixing chamber takes place via a first supply line, not shown, and its removal via a first discharge line, not shown. Because the second casing element 2 and / or the second insert element 3 is rotated in its entirety by an angle of 20 degrees to 90 degrees to the first casing element 2, the second inlet and the second outlet can also be rotated by an angle of 20 degrees to 90 degrees be.

Fig. 4c zeigt einen Radialschnitt durch den Wärmetauscher gemäss Fig. 4a oder Fig. 4b, wobei der Radialschnitt sich nicht von der Darstellung gemäss Fig. 1b unterscheidet, sodass auf die Beschreibung zu Fig. 1b verwiesen werden kann. Figure 4c shows a radial section through the heat exchanger according to Fig. 4a or 4b , whereby the radial section does not differ from the representation according to Figure 1b differs, so referring to the description too Figure 1b can be referenced.

Die Anordnung der Stegelemente zueinander kann in beliebigen Winkeln erfolgen. Stegelemente beliebiger Querschnittsfläche können miteinander in einem Einsatzelement 3 kombiniert werden. Insbesondere kann sich auch jedes Stegelement 9 einer Gruppe 6 von den anderen Stegelementen derselben Gruppe unterscheiden. Insbesondere kann sich jedes Stegelement 10 einer Gruppe 7 den anderen Stegelementen derselben Gruppe unterscheiden. Auch die Stegelemente der Gruppe 6 können sich von den Stegelementen der Gruppe 7 unterscheiden.The arrangement of the bar elements to one another can take place at any angles. Bar elements of any cross-sectional area can be combined with one another in an insert element 3. In particular, each bar element 9 of a group 6 can also differ from the other bar elements of the same group. In particular, each bar element 10 of a group 7 can differ from the other bar elements of the same group. The bar elements of group 6 can also differ from the bar elements of group 7.

Eine Mehrzahl gleichartiger oder unterschiedlicher Stegelemente 9 kann entlang der ersten Gruppenebene angeordnet sein. Eine Mehrzahl gleichartiger oder unterschiedlicher Stegelemente 10 kann entlang der zweiten Gruppenebene angeordnet sein. Der Winkel, welchen die dargestellte Schnittlinie der ersten Gruppenebene in der Zeichnungsebene gemäss einer der Fig. 1a, 2a, 3a, 4a mit der Längsachse 4 einschliesst, kann sich von dem Winkel unterscheiden, welchen die dargestellte Schnittlinie der zweiten Gruppenebene in der Zeichnungsebene mit der Längsachse 4 einschliesst. Auch die Stegbreiten der Stegelemente der ersten Gruppe 6 können sich untereinander und/oder von den Stegbreiten der Stegelemente der zweiten Gruppe 7 unterscheiden.A plurality of identical or different web elements 9 can be arranged along the first group level. A plurality of identical or different web elements 10 can be arranged along the second group level. The angle at which the displayed intersection line of the first group level in the plane of the drawing according to one of the Fig. 1a , 2a , 3a , 4a with the longitudinal axis 4 may differ from the angle which the illustrated intersection line of the second group plane in the plane of the drawing includes with the longitudinal axis 4. The web widths of the web elements of the first group 6 can also differ from one another and / or from the web widths of the web elements of the second group 7.

Benachbarte Gruppen können wahlweise parallele Gruppenebenen aufweisen oder auch unterschiedliche Winkel zur Längsachse 4 einschliessen.Adjacent groups can optionally have parallel group planes or also include different angles to the longitudinal axis 4.

Gemäss einer weiteren nicht dargestellten Variante können sich mehr als zwei Gruppen kreuzen und auch über gemeinsame Verbindungselemente untereinander verbunden sein. Die Verbindungselemente können beispielsweise Querstege umfassen. Ein Stegelement kann auch aus einer Mehrzahl von Stegelementabschnitten bestehen. Beispielsweise können benachbarte Stegelementabschnitte einen Winkel zueinander einschliessen. Es wäre auch möglich, dass der erste Stegelementabschnitt und der zweite Stegelementabschnitt über einen gekrümmten Abschnitt miteinander verbunden sind, wobei auch diese Variante zeichnerisch nicht dargestellt ist.According to a further variant, not shown, more than two groups can cross and also be connected to one another via common connecting elements. The connecting elements can, for example, comprise transverse webs. A bar element can also consist of a plurality of bar element sections. For example, adjacent web element sections can enclose an angle to one another. It would also be possible for the first web element section and the second web element section to be connected to one another via a curved section, this variant not being shown in the drawing either.

Die Erfindung ist nicht auf die vorliegenden Ausführungsbeispiele beschränkt. Die Stegelemente können sich in ihrer Anzahl und in ihren Abmessungen unterscheiden. Des Weiteren kann sich die Anzahl der Stegelementkanäle in den Stegelementen je nach dem geforderten Wärmebedarf für die Wärmeübertragung unterscheiden. Auch können die Neigungswinkel, den die Gruppen zur Längsachse einschliessen, je nach Anwendung variieren. Es können auch mehr als zwei Einsatzelemente hintereinander angeordnet werden.The invention is not restricted to the present exemplary embodiments. The bar elements can differ in their number and in their dimensions. Furthermore, the number of bar element channels in the bar elements can differ depending on the required heat for the heat transfer. The angles of inclination that the groups include with respect to the longitudinal axis can also vary depending on the application. More than two insert elements can also be arranged one behind the other.

Für den Fachmann ist offensichtlich, dass viele weitere Modifikationen zusätzlich zu den beschriebenen Ausführungsbeispielen möglich sind, ohne vom erfinderischen Konzept abzuweichen. Der Gegenstand der Erfindung wird somit durch die vorangehende Beschreibung nicht eingeschränkt und ist durch den Schutzbereich bestimmt, der durch die Ansprüche festgelegt ist. Für die Interpretation der Ansprüche oder der Beschreibung ist die breitest mögliche Lesart der Ansprüche massgeblich. Insbesondere sollen die Begriffe "enthalten" oder "beinhalten" derart interpretiert werden, dass sie sich auf Elemente, Komponenten oder Schritte in einer nicht-ausschliesslichen Bedeutung beziehen, wodurch angedeutet werden soll, dass die Elemente, Komponenten oder Schritte vorhanden sein können oder genutzt werden können, dass sie mit anderen Elementen, Komponenten oder Schritten kombiniert werden können, die nicht explizit erwähnt sind. Wenn die Ansprüche sich auf ein Element oder eine Komponente aus einer Gruppe beziehen, die aus A, B, C... N Elementen oder Komponenten bestehen kann, soll diese Formulierung derart interpretiert werden, dass nur ein einziges Element dieser Gruppe erforderlich ist, und nicht eine Kombination von A und N, B und N oder irgendeiner anderen Kombination von zwei oder mehr Elementen oder Komponenten dieser Gruppe.It is obvious to a person skilled in the art that many further modifications in addition to the exemplary embodiments described are possible without deviating from the inventive concept. The subject matter of the invention is therefore not restricted by the preceding description and is determined by the scope of protection which is defined by the claims. The broadest possible reading of the claims is decisive for the interpretation of the claims or the description. In particular, the terms “contain” or “include” are to be interpreted in such a way that they refer to elements, components or steps in a non-exclusive sense, which is intended to indicate that the elements, components or steps can be present or are used that they can be combined with other elements, components or steps that are not explicitly mentioned. When the claims relate to an element or component selected from a group consisting of A, B, C ... N Elements or components, this formulation is to be interpreted in such a way that only a single element of this group is required, and not a combination of A and N, B and N or any other combination of two or more elements or components of this group.

Claims (13)

  1. A heat exchanger (1) comprising a jacket element (2) and an insert element (3), wherein the insert element (3) is arranged in the operating state inside the jacket element (2), wherein the insert element (3) has a longitudinal axis (4), wherein the insert element (3) includes an insert jacket element (31) and at least one web element (9, 10), arranged in an angle of 25 degrees up to and including 75 degrees with respect to the longitudinal axis (4), the web element (9, 10) having a first end (13) and a second end (14), the first end (13) and the second end (14) of the web element (9, 10) being connected to the insert jacket element (31) at different locations, the web element (9, 10) comprising a web element channel (11, 12), the web element channel (11, 12) extending from the first end (13) of the web element (9, 10) to the second end (14) of the web element (9, 10), characterized in that the insert jacket element (31) includes an insert jacket channel (32, 33) which is fluid-conductively connected to one of the web element channels (11, 12), wherein an intermediate jacket element (5) is arranged between the insert jacket element (31) and the jacket element (2), wherein the insert jacket channel (32, 33) is fluidly connected to an intermediate jacket element channel (51, 52).
  2. The heat exchanger (1) of claim 1, wherein the insert jacket element (31) has an average wall thickness which is smaller than the mean wall thickness of the intermediate jacket element (5).
  3. The heat exchanger (1) of one of claims 1 or 2, wherein the insert jacket element (31) and the intermediate jacket element (5) are arranged at least partially adjacent to each other.
  4. The heat exchanger (1) of one of claims 1 to 3, wherein the jacket element (2) includes a jacket channel (21) which is in fluid communication with the web element channel (11, 12), wherein the jacket channel (21) may contain a heat transfer fluid.
  5. The heat exchanger (1) of claim 4, wherein the jacket channel (21) includes a plurality of jacket element chambers (22, 23).
  6. The heat exchanger (1) of one of the preceding claims, wherein the web elements (9, 10) are connected to the insert jacket element (31) by at least one of the methods from the group consisting of gluing, soldering, casting, an additive manufacturing process, welding, clamping, shrink-fitting.
  7. The heat exchanger (1) of one of the preceding claims, wherein the insert jacket element (31) and the web elements (9, 10) are integrally formed.
  8. The heat exchanger (1) of one of the preceding claims, wherein the insert element (31) and the intermediate jacket element (5) contain different materials.
  9. The heat exchanger (1) of one of the preceding claims, wherein the wall thicknesses of the insert element (31) and the intermediate jacket element (5) together amount to at least 10 mm.
  10. The heat exchanger (1) of one of the preceding claims, wherein the jacket channel (21) includes a supply line (24) for a heat transfer fluid and a discharge line (25) for the heat transfer fluid or wherein each of the jacket element chambers (22, 23) contains either the supply line (24) or the discharge line (25) for the heat transfer fluid or wherein each of the supply lines (24) or discharge lines (25) is connected to at least one of each intermediate jacket element channels (51, 52).
  11. The heat exchanger (1) of one of the preceding claims, wherein a jacket element chamber (22, 23) is designed as a heat transfer fluid distributor, when the jacket element chamber (22, 23) contains a supply line (24) or wherein a jacket element chamber (22, 23) is formed as a heat transfer fluid collector when the jacket element chamber (22, 23) contains a discharge line (25).
  12. A method for operating a heat exchanger, which contains an insert element (3) and a jacket element (2), wherein the insert element (3) has a longitudinal axis (4), wherein the insert element (3) comprises an insert jacket element (31) and at least one web element (9, 10), wherein the insert element comprises a web element (9, 10) arranged at an angle of 25 up to and including 75 degrees to the longitudinal axis (4) with respect to the main flow direction and an insert jacket element (31) fixedly connected to the web element (9, 10), wherein the web element (9, 10) contains a web element channel (11, 12), which is flowed through by a heat transfer fluid in the operating state, which is not in communication with the flowable medium, which flows around the web element (9, 10), wherein the web element channel (11, 12) extends from a first end (13) of the web element (9, 10) to a second end (14) of the web element (9, 10), characterized in that the insert jacket element (31) includes an insert jacket channel (32, 33) which is fluid-conductively connected to one of the web element channels (11, 12), wherein an intermediate jacket element (5) is arranged between the insert element (3) and the jacket element (2), wherein the intermediate jacket element (5) contains a first intermediate jacket element channel (51) and a second intermediate jacket element channel (52), which is flowed through by the heat transfer fluid, such that the insert jacket channel (32, 33) is fluidly connected to the first and second intermediate jacket element channel (51, 52) so that the heat transfer fluid flows from the jacket channel (21) through the first intermediate jacket element channel (51) in the web element channel (11, 12) and flows through the web element channel (11, 12) and flows from the web element channel (11, 12) through the second intermediate jacket element channel (52) into the jacket channel (21).
  13. A method for producing a heat exchanger, which comprises an insert element (3) and a jacket element (2), wherein the insert element (3) comprises a web element (9, 10) arranged at an angle of 25 up to and including 75 degrees to a longitudinal axis (4) with respect to the main flow direction and an insert jacket element (31) fixedly connected to the web element (9, 10), wherein the web element (9, 10) and the insert jacket element (31) are manufactured by a method from the group consisting of gluing, soldering, casting, an additive manufacturing method, welding method, a clamping method or a shrink-fitting method, wherein the web element (9, 10) comprises a web element channel (11, 12) which is produced by the casting method together with the insert jacket element (31) or produced in a further step by means of a drilling method or an erosion method, wherein the web element channel (11, 12) extends from a first end (13) of the web element (9, 10) to a second end (14) of the web element (9,10), characterized in that that the insert jacket element (31) includes an insert jacket channel (32, 33) which is fluid-conductively connected to one of the web element channels (11, 12), wherein the insert element (3) is positioned in the jacket element (3), wherein an intermediate jacket element (5) is arranged between the insert element (3) and the jacket element (2), which includes a first intermediate jacket element channel (51) and a second intermediate jacket element channel (52), wherein the insert jacket channel (32, 33) is fluidly connected to the first and second intermediate jacket channel (51, 52), wherein the intermediate jacket element (5) is positioned in the jacket element (2) and the insert element (3) is positioned in the intermediate jacket element (5) such that the heat transfer fluid can flow through the jacket channel (21) to the first intermediate jacket element channel (51), into the web element channel (11, 12) and can flow through the web element channel (11, 12) and from the web element channel (11, 12) through the second intermediate jacket element channel (52) into the jacket channel (21).
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