EP4089357A1 - Heat exchanger - Google Patents

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EP4089357A1
EP4089357A1 EP21172934.8A EP21172934A EP4089357A1 EP 4089357 A1 EP4089357 A1 EP 4089357A1 EP 21172934 A EP21172934 A EP 21172934A EP 4089357 A1 EP4089357 A1 EP 4089357A1
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EP
European Patent Office
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web
bar
elements
fluid
heat transfer
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Pending
Application number
EP21172934.8A
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German (de)
French (fr)
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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    • F28F2260/00Heat exchangers or heat exchange elements having special size, e.g. microstructures
    • F28F2260/02Heat exchangers or heat exchange elements having special size, e.g. microstructures having microchannels

Definitions

  • the invention relates to a heat exchanger for temperature control of a fluid.
  • the heat exchanger includes a shell member and an insert member.
  • the jacket element of the heat exchanger is designed to hold a heat transfer fluid.
  • the jacket element forms a peripherally closed fluid channel for a fluid which flows through the heat exchanger when in use and is heated or cooled by the heat exchange with the jacket element.
  • a jacket element is often designed as a double jacket.
  • the double jacket represents a chamber through which a heat transfer fluid can flow.
  • the cooling element has a double jacket in order to cool the wall flow, ie the plastic melt flowing near the inner wall of the jacket element.
  • the mixing element which protrudes into the core flow and has a corresponding guide element for this purpose, the wall flow and the core flow can be mixed with one another.
  • the plastic melt flowing along the wall is deflected by the guide element in such a way that it is introduced into the core flow, as a result of which heat exchange between the cooled wall flow and the core flow is made possible.
  • webs may be provided through which the heat transfer fluid located in the double jacket can flow.
  • the webs are arranged in such a way that they traverse the fluid channel.
  • the webs contain channels for the heat transfer fluid, which are in fluid communication with the chamber formed by the double jacket. It has been found that the heat transfer between the fluid and the heat transfer fluid can be improved with these webs.
  • a mixing effect can be achieved by means of the webs, which means that, for example, a fluid consisting of several components can also be mixed through the webs designed as a mixer insert, which reduces the mixing effect Comparison to conventional tube bundle heat exchangers, see for example DE 199 53 612 A1 , improved.
  • Such web elements are also in the EP3 489 603 A1 used.
  • Cooling channels in the form of tubes with a circular cross-section can also be used for cooling bulk materials WO2018/023101 A1 or EP1 123730 A2 or in the form of tubes with a square cross-section according to DE 296 18 460 U1 or in the form of cooling channels with a zigzag cross-sectional shape according to FIG EP 0 004 081 A2 be provided.
  • EP 3 431 911 A1 also known to arrange multiply branched hollow structures consisting of pipe sections in a pipe.
  • a heat transfer fluid for example oil, flows through the hollow structures, and a compressible fluid, for example air, flows around the hollow structures.
  • the heat transfer fluid is distributed to the web elements or tubes via a distribution channel and passes from the web elements or tubes into a collecting channel.
  • the distribution channel thus contains only a single inlet and the inlet openings for the bar elements
  • the collector channel contains all the outlet openings of the bar elements and a single outlet.
  • the heat transfer fluid flowing through the web elements or tubes flows through the webs at very different speeds. Due to the design, the inlet openings of the web elements are arranged in the distribution channel at different distances from the inlet. Due to the design, the outlet openings of the web elements are arranged in the collector channel at different distances from the outlet.
  • the object of the invention is to ensure that as far as possible all chambers and the web element channels are flowed through by the heat transfer fluid evenly. Besides, it is The object of the invention is to keep the pressure loss of the heat transfer fluid flowing through the web elements as low as possible or to reduce it to the lowest possible value in order to reduce energy costs for funding and/or pressure-increasing means, for example for pumps.
  • the object of the invention is achieved by a heat exchanger according to claim 1.
  • Advantageous variants of the heat exchanger are the subject of claims 2 to 11.
  • a method for temperature control of a fluid by means of a heat exchanger having the features of claim 1 is the subject of claim 12.
  • Advantageous method variants are Subject of claims 13 to 15.
  • a heat exchanger that includes a jacket element and an insert element, with the jacket element forming a fluid channel for a fluid to be temperature-controlled.
  • the insert element is arranged in the fluid channel.
  • the insert member includes a plurality of web members connected to the shell member at different locations.
  • the bar elements are arranged in at least a first row of bar elements and a second row of bar elements.
  • the ridges of each of the first and second rows of ridges are substantially parallel to one another arranged. The angles which the web elements of different rows of web elements enclose with the longitudinal axis of the casing element differ.
  • At least some of the bar elements contain bar element channels which are in fluid-conducting connection with the jacket element, so that in the operating state a heat transfer fluid which is supplied to the jacket element can flow through the bar element channels of the bar elements.
  • the jacket element contains a plurality of chambers for the heat transfer fluid, each of the chambers containing at least one inlet opening and at least one outlet opening for the heat transfer fluid or being designed as a distribution chamber or as a collection chamber.
  • the inlet opening and the outlet opening of the chamber are connected to the bar element channels of two bar elements each, which belong to the same row of bar elements if the chamber is not designed as a distribution chamber or collection chamber.
  • the bar element channels of the bar elements of a bar element row which are adjacent to one another, are fluidly connected via the corresponding chamber.
  • the web elements can be arranged in at least two sets of web elements, the web elements of each set of web elements being arranged essentially parallel to one another.
  • the angles which the web elements of different sets of web elements enclose with the longitudinal axis of the heat exchanger differ at least in part.
  • At least some of the bar elements contain the bar element channels, which are in fluid-conducting connection with the jacket element, so that in the operating state a heat transfer fluid, which is supplied to the jacket element, can flow through the bar element channels of the bar elements.
  • At least one of the chambers can contain a plurality of inlet openings and at least two outlet openings or a plurality of outlet openings and at least two inlet openings for the heat transfer fluid.
  • At least part of the chambers can contain a plurality of inlet openings and outlet openings.
  • at least one of the chambers contains a single inlet opening and a single outlet opening for the heat transfer fluid.
  • at least some of the chambers may contain a plurality of entry ports and exit ports and some of the chambers may include a single entry port and a single exit port.
  • first and a second set of web elements can be provided.
  • the first array of web elements contains the web elements of the first rows of web elements, the center axes of which span a common first web element plane.
  • the second set of web elements contains the web elements of the second rows of web elements, the center axes of which span a common second web element plane.
  • the first Web element level is arranged in particular in a first share angle of -30 degrees to -75 degrees to the longitudinal axis.
  • the second web element level is arranged in particular at a second share angle of 30 degrees to 75 degrees to the longitudinal axis.
  • the web elements of the first set of web elements are aligned parallel to one another, that is to say the web elements of the first set of web elements have the same alignment to one another.
  • the web elements of the second set of web elements are aligned parallel to one another, that is to say the web elements of the second set of web elements have the same alignment to one another.
  • the alignment of the web elements of the first set of web elements differs from the alignment of the web elements of the second set of web elements. According to the Figures 1 to 3 In the exemplary embodiments shown, eight first rows of web elements and eight second rows of web elements are shown.
  • first sets of web elements and second sets of web elements can be provided.
  • Each of the first and second families of web elements may contain a different number of web elements.
  • the number of bar elements of each group of bar elements can in particular be at least two.
  • more than two sets of web elements can be provided, with the web elements of each of the sets of web elements having the same orientation as one another, but having a different orientation to the web elements of each other set of web elements.
  • the web elements of three web element crowds according to FIG. 10 of EP 1 123 730 A2 be aligned.
  • the inlet openings and the outlet openings which are located in the same chamber, belong to bar elements of different sets of bar elements.
  • the distance covered by the fluid between the inlet opening and the nearest outlet opening in the same chamber corresponds to the distance between two inlet openings of adjacent unidirectional web element groups.
  • Inlet openings and outlet openings of different sets of web elements can be combined in a common chamber if they belong to rows of web elements whose web elements are aligned parallel to one another.
  • the jacket element can contain an inlet for the heat transfer fluid.
  • the jacket element can contain an outlet for the heat transfer fluid.
  • at least some of the chambers can be at least partially separated from one another by partition walls.
  • each of the chambers is in fluid-conducting connection for the heat transfer fluid via the web element channels with at least one further chamber.
  • the inlet openings and/or outlet openings of different chambers can be at least partially connected to one another via web elements that run through the fluid channel.
  • at least part of the heat transfer fluid flows sequentially through a number of mixing chambers.
  • the heat transfer fluid can be remixed and distributed in each of the chambers, which have multiple inlet openings and multiple outlet openings.
  • each of the chambers can extend over part of the circumference of the casing element.
  • the length of the chamber can be greater than its width.
  • the width of the chamber can be at most half the length of the chamber.
  • the length of the chamber is measured parallel to the longitudinal axis of the heat exchanger.
  • the width of the chamber is measured in a plane normal to the longitudinal axis of the heat exchanger.
  • a normal plane is a plane which is arranged at a right angle, that is to say at an angle of 90 degrees, to the longitudinal axis of the heat exchanger.
  • the width may extend along a straight line when the heat exchanger is rectangular.
  • the width of the chamber can also extend along a line of curvature, for example in the form of a segment of a circle if the heat exchanger is in the form of a cylinder.
  • At least some of the web elements are oriented at an angle other than 90 degrees to the longitudinal axis of the heat exchanger.
  • the longitudinal axis of the heat exchanger corresponds to the main flow direction of the fluid.
  • the angle of the bar elements can differ from one another, in particular at least one first bar element can be arranged crosswise to a second bar element.
  • Each of the chambers can have a length and a width and a height.
  • the length of the chamber is its dimension parallel to the flow direction of the fluid, i.e. parallel to the longitudinal axis of the heat exchanger.
  • the width of the chamber corresponds to the dimension transverse to the direction of flow of the fluid, ie the dimension of the chamber measured in a plane normal to the longitudinal axis of the heat exchanger. In other words, the normal plane is in the right Arranged at an angle to the longitudinal axis of the heat exchanger.
  • the height of the chamber corresponds to the distance between the outer wall of the casing element and the inner wall of the casing element.
  • the ratio of the width of a chamber to the length of the chamber can be in the range from 0.1 to 0.5.
  • the length of the chamber is twice to 10 times greater than its width.
  • the chambers can be formed, for example, as recesses in the casing element.
  • the chambers can also be designed as superstructures of the jacket element.
  • the chambers can be made by metal casting.
  • the inlet openings and the outlet openings which are located in the same chamber, belong to bar elements of different sets of bar elements.
  • at least four first rows of bar elements and four second rows of bar elements are arranged side by side.
  • the at least four first rows of bar elements and the at least four second rows of bar elements can be arranged in the fluid channel, so that the fluid can flow around them in the operating state.
  • the same number of first bar element rows as second bar element rows can be provided.
  • At least one of the first or second row of bar elements contains at least ten bar elements.
  • the bar elements of one of the first or second rows of bar elements are in particular connected to the chambers in such a way that the heat transfer fluid can flow through the chambers and the bar element channels of the associated first or second row of bar elements sequentially, i.e. one after the other, in the operating state.
  • the chambers and the bar element channels of the associated first or second row of bar elements are thus flown through in series.
  • a method for tempering a fluid comprises tempering the fluid by means of a heat exchanger, the heat exchanger comprising a jacket element and an insert element, the fluid flowing in a fluid channel enclosed by a jacket element.
  • the insert element is arranged in the fluid channel, the insert element containing a plurality of web elements which are connected to the shell element at different locations.
  • the bar elements are arranged in at least a first bar element row and a second bar element row, the bar elements of each of the first bar element rows and the second bar element rows being arranged essentially parallel to one another. The angles which the web elements of different rows of web elements enclose with the longitudinal axis of the heat exchanger differ at least partially.
  • At least some of the bar elements contain bar element channels which are in fluid-conducting connection with the jacket element, so that in the operating state a heat transfer fluid which is supplied to the jacket element can flow through the bar element channels of the bar elements.
  • the jacket element contains a plurality of chambers for a heat transfer fluid, each of the chambers containing at least one inlet opening and at least one outlet opening for the heat transfer fluid, so that the heat transfer fluid flows through each of the chambers and the web element channel(s).
  • the inlet openings and/or outlet openings of different chambers can be connected to one another via web elements that run through the fluid channel, so that heat transfer takes place between the heat transfer fluid and the fluid via the inner wall of the jacket element and the web elements when the heat transfer fluid passes through the chambers and the web element channels of the web elements flows.
  • the heat transfer fluid flows through the chambers and/or the web element channels in the direction of flow of the fluid and/or counter to the direction of flow of the fluid.
  • a distribution chamber, a collection chamber or a deflection chamber can be provided, in which the heat transfer fluid can flow transversely to the direction of flow of the fluid.
  • the heat transfer fluid flows from an outlet opening of one of the chambers to an inlet opening in the respective subsequent chamber through one of the bar element channels, which is arranged in one of the bar elements, which is arranged in the fluid channel, so that the heat transfer fluid flows through the chambers sequentially, i.e. one chamber flows through to the other chamber.
  • the heat transfer fluid flows from an outlet opening of one of the chambers to an inlet opening in the respective subsequent chamber through one of the bar element channels, which is arranged in one of the bar elements, which is arranged in the fluid channel, so that the heat transfer fluid flows through the bar element channels of the bar elements of the bar element row sequentially .
  • the heat transfer fluid can flow in the chamber essentially along the connecting line between the centers of the inlet openings leading into the chamber and the outlet openings leading out of the chamber, with the connecting line being arranged at an angle to the central axis of the web element channel, the angle being in the range from 30 degrees to including 160 degrees.
  • the heat transfer fluid can flow in the web element channels in the direction of flow or counter to the direction of flow of the fluid.
  • the invention thus relates to a heat exchanger that can be produced inexpensively and that can also be used as a static mixer or a static mixer that can also be designed as a heat exchanger at the same time or can include the function of a heat exchanger.
  • the heat exchanger is suitable in particular for cooling or heating fluids, in which case the fluids can include, for example, viscous or highly viscous fluids, in particular polymers. 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.
  • Heat exchangers are used in many areas of the processing industry.
  • a fluid can be moved over at least one stationary insert element.
  • the liner typically includes internals that cause a deflection of the fluid flow that is directed through the interior of the liner, which is bounded by a liner shell member.
  • a heat transfer fluid flows through the built-in elements.
  • the fluid flows through the insert element by generating a pressure gradient.
  • the pressure gradient can be generated, for example, by using pumps.
  • the heat exchanger according to the invention is presented below using a few exemplary embodiments.
  • Fig. 1a shows a view of a heat exchanger 1 according to a first embodiment of the invention.
  • the heat exchanger according to 1 comprises a jacket element 2 and an insert element 3.
  • the insert element 3 and the jacket element 2 are drawn separately from one another; in the assembled state, the insert element 3 is located inside the jacket element 2.
  • the jacket element 2 is shown as a transparent component, so that all of the Shell element 2 located shell element channels are visible.
  • the heat exchanger 1 for static mixing and heat exchange according to Fig. 1a thus 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 installed state.
  • the jacket element 2 is designed as a hollow body.
  • the insert element 3 is accommodated in the casing element, that is to say in the hollow body.
  • the jacket element 2 has a longitudinal axis 4 which extends essentially in the main flow direction of the fluid which flows through the jacket element 2 in the operating state.
  • a possible direction of flow of the fluid is represented by arrows running in the direction of the longitudinal axis 4 .
  • the longitudinal axis 4 runs through the center point of the opening cross section of the casing element.
  • the casing element 2 has a rectangular opening cross section. The longitudinal axis 4 thus runs through the intersection of the diagonals of the rectangle.
  • the insert element 3 contains a plurality of bar elements 9, 10.
  • the bar elements 9 and the bar elements 10 have a different angle of inclination in relation to the longitudinal axis 4.
  • a plurality of bar elements 9 are arranged one behind the other in the direction of flow of the fluid and form a first row of bar elements 41 .
  • a plurality of bar elements 10 are arranged one behind the other in the direction of flow of the fluid and form a second row of bar elements 42 .
  • reference numerals 9, 10 designate only one each of the web elements of the corresponding first or second web element row 41, 42.
  • An insert element 3 can comprise a plurality of first and/or second web element rows 41,42.
  • the insert element 3 shown contains two first rows of bar elements 41, 43 and two second rows of bar elements 42, 44. According to an exemplary embodiment that is not shown, a single first and second row of bar elements can be provided. The number of first and second rows of web elements can also be greater than one or two. According to the present exemplary embodiment, the first row of bar elements 41 is arranged next to the second row of bar elements 42 . The first bar element row 43 is arranged next to the second bar element row 44 . The alignment of the bar elements 9 of each first row of bar elements 41, 43 thus changes in relation to the orientation of the bar elements 10 of the respectively adjacent second row of bar elements 42, 44.
  • Each of the web elements 9 has a first end 13 and a second end 14, the first end 13 and the second end 14 of the web element 9 being connected to the casing element 2 at different locations.
  • the bar element 9 contains a bar element channel 11.
  • the bar element channel 11 is only partially shown in the present illustration.
  • Each of the web members 10 has a first end 15 and a second end 16, the first end 15 and the second end 16 of the web member 10 being connected to the shell member 2 at different locations.
  • the bar element 10 contains a bar element channel 12.
  • the bar element channel 12 is only partially shown in the present illustration.
  • Such bar element channels 11,12 are already from EP 2851118 A1 as well as the EP 3489603 A1 or the unpublished EP20207057.9 known.
  • the webs disclosed in these documents are to be regarded as examples of a large number of other possible web shapes.
  • the casing element according to the invention can be used for any number, arrangement or shape of the web elements.
  • the bar element channel 11 extends from the first end 13 of the bar element 9 to the second end 14 of the bar element 9.
  • the bar element channel 12 extends from the first end 15 of the bar element 10 to the second end 16 of the bar element 10.
  • the bar elements 9 can be arranged crosswise to the bar elements 10 be.
  • the web elements 9 can have a first angle of inclination in relation to the longitudinal axis 4 .
  • the web elements 10 can have a second angle of inclination in relation to the longitudinal axis 4 .
  • the jacket element 2 contains at least one inlet 6 and one outlet 7 for a heat transfer fluid which flows through the heat exchanger in the operating state.
  • the jacket element 2 is at least partially designed as a hollow body, for example as a double jacket.
  • a plurality of chambers 20 are located in the interior of the jacket element 2. These chambers 20 are flowed through by the heat transfer fluid in the operating state.
  • the course of flow of the heat transfer fluid through the jacket element 2 and the insert element 3 within the web element channels 11, 12 is shown in the present illustration by dash-dotted lines with two dots between two adjacent dashes and represented by dashed lines.
  • the double jacket can be formed by an outer shell and an inner shell.
  • the chambers 20 may be formed by partitions extending between the outer shell and the inner shell.
  • the chambers 20 can also be designed as recesses in the casing element 2 . Alternatively or in combination with the above In the exemplary embodiments, the chambers 20 can be designed as superstructures of the jacket element 2 .
  • At least one of the chambers 20 can be designed as a distribution chamber 21 for the distribution of the heat transfer fluid. At least one of the chambers 20 can be designed as a collection chamber 22 for discharging the heat transfer fluid.
  • the distribution chamber 21 can be connected to an inlet 6 and the collection chamber 22 to an outlet 7 .
  • the inlet 6 opens into the distribution chamber 21.
  • the inlet 6 contains a tubular element containing an inlet channel for the heat transfer fluid.
  • the heat transfer fluid leaves the heat exchanger 1 via the outlet 7 which is connected to the collecting chamber 22 .
  • the outlet 7 contains a tubular element containing an outlet channel for the heat transfer fluid.
  • the chamber 20 extends from the inlet opening 5 to the outlet opening 8 for the heat transfer fluid, which flows through the jacket element 2 in the operating state.
  • a plurality of such chambers 20 extends in a row over at least part of the length of the jacket element 2 .
  • the outermost chambers 20 are formed by the distribution chamber 21 and the collection chamber 22 .
  • the chambers 20 are arranged on the base area and the top area of the casing element 2 .
  • There is a partition wall 30 between adjacent chambers 20 so that the heat transfer fluid cannot flow into adjacent chambers.
  • the chambers 20 contain at least one inlet opening 5 and one outlet opening 8 for the heat transfer fluid, which flows through the jacket element 2 in the operating state.
  • the heat transfer fluid flows in the bar element row 42 and in the bar element row 44 first in a cross-countercurrent flow and then in a cross-cocurrent flow to the fluid.
  • the heat transfer fluid flows in the bar element row 41 and in the bar element row 43 first in a cross-cocurrent and then in a cross-countercurrent to the fluid.
  • the direction of flow of the heat transfer fluid is reversed, ie the positions of the inlet 6 and the outlet 7 are reversed.
  • the direction of flow of the fluid is reversed, ie the direction of flow of the fluid is opposite to the direction of the arrow.
  • Fig. 1b shows a variant of the heat exchanger according to Fig. 1a in a sectional view. According to Fig. 1b only a first row of web elements 41 and a second row of web elements 42 are shown, which form the insert element 3 .
  • the first row of web elements 41 contains two web elements 9, only one of which is provided with a reference number.
  • the second row of web elements 42 contains two web elements 10, only one of which is provided with a reference number.
  • Each of the web members 9 includes a web member channel 11 extending from a first end 13 to a second end 14 of the corresponding web member 9 .
  • Each of the web members 10 includes a web member channel 12 extending from a first end 15 to a second end 16 of the corresponding web member 10 .
  • the casing element 2 contains a plurality of chambers 20, of which only a single chamber 20 is also provided with a reference number. One of these chambers 20 is shown cut open in the sectional view. Two bar element channels 11 of two adjacent bar elements 9 of the first bar element row 41 are connected to one another via the chamber 20 . Another chamber 20 is shown behind the chamber 20 shown in section. Two bar element channels 12 of two adjacent bar elements 10 of the second bar element row 42 are connected to one another via the further chamber 20 .
  • Fig. 1b an inlet 6 and an outlet 7 for a heat transfer fluid 17 are shown. The flow direction of the heat transfer fluid 17 through the chambers 20 and the web element channels 11, 12 of the web elements 9, 10 is in Fig. 1b marked by arrows.
  • the direction of flow of a fluid 18, which flows in the fluid channel formed by the casing element 2 is also marked with arrows.
  • a distribution chamber 21 and a collection chamber 22 are also shown.
  • the heat transfer fluid 17 supplied through the inlet 6 is introduced into the bar element channels 11 of the bar elements 9 of a first bar element set and into the bar element channels 12 of the bar elements 10 of a second bar element set.
  • the web element channel 11 opens into the chamber 20.
  • the heat transfer fluid 17 flows through the chamber 20 and is introduced into the web element channel 11 of the web element 9 of a further web element group parallel to the first web element group.
  • a first and a second set of web elements are provided.
  • the first set of web elements contains the web elements 9 of the first row of web elements 41, the center axes of which each span a common first web element plane.
  • the second Bar elements group contains the bar elements of the second bar element rows, whose center axes span a common second bar element plane.
  • One of the first bar element levels is in Fig. 1b shown.
  • the first web element level contains the web element central axis 23 of the first web element channel 11 of the web element 9 .
  • the web elements of the first set of web elements are aligned parallel to one another, that is to say the web elements of the first set of web elements have the same alignment to one another.
  • the second web element plane contains the web element central axis 24 of the second web element channel 12 of the web element 10.
  • the second web element plane is arranged in particular at a second share angle 26 of 30 degrees to 75 degrees to the longitudinal axis 4.
  • the web elements of the second set of web elements are aligned parallel to one another, that is to say the web elements of the second set of web elements have the same alignment to one another.
  • the alignment of the web elements of the first set of web elements differs from the alignment of the web elements of the second set of web elements.
  • Fig. 1b two first rows of web elements and two second rows of web elements are shown.
  • any number of first sets of web elements and second sets of web elements can be provided.
  • Each of the first and second families of web elements may contain a different number of web elements.
  • the number of bar elements of each group of bar elements can in particular be at least two.
  • more than two sets of web elements can be provided, with the web elements of each of the sets of web elements having the same orientation as one another, but having a different orientation to the web elements of each other set of web elements.
  • the web elements of three web element crowds according to FIG. 10 of EP 1 123 730 A2 be aligned.
  • FIG. 1a , 2 and 3 In the exemplary embodiments shown, eight first rows of web elements and eight second rows of web elements are shown.
  • the heat exchanger 100 comprises a jacket element 102 and an insert element 103.
  • the insert element 103 and the jacket element 102 are drawn separately from one another; the insert element is in the assembled state 103 inside the casing element 102.
  • the cladding element 102 is shown as a transparent component, so that all cladding element channels located in the cladding element 102 are visible.
  • the heat exchanger 100 for static mixing and heat exchange according to 2 thus contains a jacket element 102 and an insert element 103, wherein the insert element 103 is arranged in the installed state inside the jacket element 102.
  • the jacket element 102 is partially designed as a hollow body.
  • the insert element 103 is accommodated in the casing element, ie in the hollow body formed by the casing element 102 .
  • the jacket element 102 has a longitudinal axis 104 which extends essentially in the main flow direction of the fluid which flows through the jacket element 102 in the operating state. A possible direction of flow of the fluid is represented by arrows running in the direction of the longitudinal axis 104 .
  • the longitudinal axis 104 runs through the center point of the opening cross-section of the casing element. According to the present illustration, the casing element 102 has a rectangular opening cross section. The longitudinal axis 104 thus runs through the intersection of the diagonals of the rectangle.
  • the insert element 103 contains a plurality of bar elements 109, 110.
  • the bar elements 109 and the bar elements 110 have a different angle of inclination in relation to the longitudinal axis 104.
  • a plurality of bar elements 109 are arranged one behind the other in the direction of flow of the fluid and form a first row of bar elements 141 .
  • a plurality of bar elements 110 are arranged one behind the other in the direction of flow of the fluid and form a second row of bar elements 142 .
  • reference numerals 109, 110 designate only one each of the web elements of the corresponding first or second web element row 141,142.
  • the insert element 103 shown contains two first rows of bar elements 141, 143 and two second rows of bar elements 142, 144. According to an exemplary embodiment that is not shown, a single first and second row of bar elements can be provided. The number of first and second rows of web elements can also be greater than one or two. According to the present exemplary embodiment, the first rows of web elements 141, 143 are arranged next to one another. The second rows of web elements 142, 144 are also arranged side by side.
  • Each of the web elements 109 has a first end 113 and a second end 114, the first end 113 and the second end 114 of the web element 109 being connected to the casing element 102 are connected at different locations.
  • the web member 109 includes a web member channel 111.
  • Each of the web members 110 has a first end 115 and a second end 116, with the first end 115 and second end 116 of the web member 110 being connected to the shell member 102 at different locations.
  • the bar element 110 contains a bar element channel 112.
  • the bar element channels 111, 112 are only partially shown in the present illustration. Such web element channels are already from EP 2851118 A1 as well as the EP 3489603 A1 or the unpublished EP20207057.9 known.
  • the bar elements disclosed in these documents are to be regarded as examples of a large number of other possible bar shapes.
  • the jacket element 102 according to the invention can be used for any number, arrangement or shape of the web elements.
  • the bar element channel 111 extends from the first end 113 of the bar element 109 to the second end 114 of the bar element 109.
  • the bar element channel 112 extends from the first end 115 of the bar element 110 to the second end 116 of the bar element 110.
  • the bar elements 109 can be arranged crosswise to the bar elements 110 be.
  • the web elements 109 can have a first angle of inclination in relation to the longitudinal axis 104 .
  • the web elements 110 can have a second angle of inclination with respect to the longitudinal axis 104 .
  • the jacket element 102 contains at least one inlet 106 and one outlet 107 for a heat transfer fluid which flows through the heat exchanger in the operating state.
  • the jacket element 102 is at least partially designed as a hollow body, for example as a double jacket.
  • a plurality of chambers 120 are located in the interior of the jacket element 102. These chambers 120 are traversed by the heat transfer fluid in the operating state.
  • the course of flow of the heat transfer fluid through the jacket element 102 and the insert element 103 within the web element channels 111, 112 is shown in the present illustration by dash-dotted lines with two dots between two adjacent dashes and represented by dashed lines. In 2 an exploded view was chosen to show the chambers 120 in the shell element.
  • the jacket element 102 can be designed as a double jacket.
  • the double jacket can be formed by an outer shell and an inner shell.
  • the chambers 120 may be formed by partitions extending between the outer shell and the inner shell.
  • the chambers 120 can also be designed as recesses in the jacket element 102 .
  • the chambers 120 can be designed as structures of the jacket element 102 .
  • At least one of the chambers 120 can be designed as a distribution chamber 121 for distribution of the heat transfer fluid. At least one of the chambers 120 can be designed as a collection chamber 122 for discharging the heat transfer fluid.
  • the distribution chamber 121 can be connected to an inlet 106 and the collection chamber 122 to an outlet 107 .
  • the inlet 106 opens into the distribution chamber 121.
  • the inlet 106 contains a tubular element containing an inlet channel for the heat transfer fluid.
  • the heat transfer fluid leaves the heat exchanger 100 via the outlet 107, which is connected to the collection chamber 122.
  • the outlet 107 contains a tubular element containing an outlet channel for the heat transfer fluid.
  • the chamber 120 extends from the inlet opening 105 to the outlet opening 108 for the heat transfer fluid, which flows through the jacket element 102 in the operating state.
  • a plurality of such chambers 120 extend in a row for at least part of the length of the shell member 102.
  • the outermost chambers 120 are formed by the distribution chamber 121 and the collection chamber 122.
  • the chambers 120 are arranged on the base area and the top area of the casing element 102 .
  • There is a partition wall 130 between adjacent chambers 120 so that the heat transfer fluid cannot flow into adjacent chambers.
  • the chambers 120 contain at least one inlet opening 105 and one outlet opening 108 for the heat transfer fluid, which flows through the jacket element 102 in the operating state.
  • two chambers 120 are also shown, each containing two inlet openings 105 and two outlet openings 108 .
  • the heat transfer fluid flows in cross-current to the fluid.
  • the fluid could also flow in cross-countercurrent to the heat transfer fluid, as in 1 shown.
  • the heat transfer fluid in the bar element row 142 and in the bar element row 144 first flows in a cross-countercurrent and then in a cross-cocurrent to the fluid.
  • the heat transfer fluid flows in the bar element row 141 and in the bar element row 143 first in a cross cocurrent and then in a cross countercurrent to the fluid.
  • the direction of flow of the heat transfer fluid is reversed, ie the positions of the inlet and outlet are reversed.
  • the direction of flow of the fluid is reversed, ie the direction of flow of the fluid is opposite to the direction of the arrow.
  • the heat exchanger 200 according to 3 comprises a jacket element 202 and an insert element 203.
  • the insert element 203 and the jacket element 202 are drawn separately from one another; in the assembled state, the insert element 203 is located inside the jacket element 202.
  • the jacket element 202 is shown as a transparent component, so that all of the Shell element 202 located shell element channels are visible.
  • the heat exchanger 200 for static mixing and heat exchange according to 3 thus contains a casing element 202 and an insert element 203, the insert element 203 being arranged in the interior of the casing element 202 in the installed state.
  • the jacket element 202 is partially designed as a hollow body.
  • the insert element 203 is accommodated in the jacket element, that is to say in the hollow body.
  • the jacket element 202 has a longitudinal axis 204 which extends essentially in the main flow direction of the fluid which flows through the jacket element 202 in the operating state.
  • a possible direction of flow of the fluid is represented by arrows running in the direction of the longitudinal axis 204 .
  • the longitudinal axis 204 runs through the center point of the opening cross-section of the casing element.
  • the casing element 202 has a rectangular opening cross section. The longitudinal axis 204 thus runs through the intersection of the diagonals of the rectangle.
  • the insert element 203 contains a plurality of bar elements 209, 210.
  • the bar elements 209 and the bar elements 210 have a different angle of inclination in relation to the longitudinal axis 204.
  • a plurality of bar elements 209 are arranged one behind the other in the direction of flow of the fluid and form a first row of bar elements 241 .
  • a plurality of bar elements 210 are arranged one behind the other in the direction of flow of the fluid and form a second row of bar elements 242 .
  • reference numerals 209, 210 designate only one each of the web elements of the corresponding first or second web element row 241, 242.
  • the insert element 203 can comprise a plurality of first and/or second web element rows 241, 242.
  • the insert element 203 shown contains two first rows of bar elements 241, 243 and two second rows of bar elements 242, 244. According to an exemplary embodiment that is not shown, a single first and second row of bar elements can be provided. The number of first and second rows of web elements can also be greater than one or two. According to the present exemplary embodiment, the first rows of web elements 241, 243 are next to one another arranged. The second rows of web elements 242, 244 are also arranged side by side.
  • Each of the web members 209 has a first end 213 and a second end 214, with the first end 213 and the second end 214 of the web member 209 being connected to the shell member 202 at different locations.
  • the web element 209 contains a web element channel 211. Only the inlet opening of the web element channel 211 is shown in the present illustration.
  • Each of the web members 210 has a first end 215 and a second end 216, with the first end 215 and the second end 216 of the web member 210 being connected to the shell member 202 at different locations.
  • the bar element 210 contains a bar element channel 212. Only the outlet opening of the bar element channel 212 is shown in the present illustration.
  • Such web element channels are already from EP 2851118 A1 as well as the EP 3489603 A1 or the unpublished EP20207057.9 known.
  • the bar elements disclosed in these documents are to be regarded as examples of a large number of other possible bar shapes.
  • the jacket element 202 according to the invention can be used for any number, arrangement or shape of the web elements.
  • the bar element channel 211 extends from the first end 213 of the bar element 209 to the second end 214 of the bar element 209.
  • the bar element channel 212 extends from the first end 215 of the bar element 210 to the second end 216 of the bar element 210.
  • the bar elements 209 can be arranged crosswise to the bar elements 210 .
  • the web elements 209 can have a first angle of inclination in relation to the longitudinal axis 204 .
  • the web members 210 may have a second angle of inclination with respect to the longitudinal axis 204 .
  • the jacket element 202 contains at least one inlet 206 and one outlet 207 for a heat transfer fluid which flows through the heat exchanger in the operating state.
  • the jacket element 202 is at least partially designed as a hollow body, for example as a double jacket, ie inside the jacket element 202 there are a plurality of chambers 220. These chambers 220 are traversed by the heat transfer fluid in the operating state.
  • the course of flow of the heat transfer fluid through the jacket element 202 and the insert element 203 within the web element channels 211, 212 is shown in the present illustration by dash-dotted lines with two dots between two adjacent dashes for the flow through the web element rows 243 and 244 and by dashed lines for the Flow through the web element rows 241 and 242 shown.
  • the jacket element 202 can be designed as a double jacket.
  • the double jacket can be formed by an outer shell and an inner shell.
  • the chambers 220 may be formed by partitions extending between the outer shell and the inner shell.
  • the chambers 220 can also be designed as recesses in the jacket element 202 .
  • the chambers 220 can be designed as structures of the jacket element 202 .
  • At least one of the chambers 220 can be designed as a distribution chamber 221 for distribution of the heat transfer fluid. At least one of the chambers 220 can be designed as a collection chamber 222 for discharging the heat transfer fluid.
  • the distribution chamber 221 can be connected to an inlet 206 and the collection chamber 222 to an outlet 207 .
  • the inlet 206 opens into the distribution chamber 221.
  • the inlet 206 contains a tubular element containing an inlet channel for the heat transfer fluid.
  • the heat transfer fluid leaves the heat exchanger 200 via the outlet 207, which connects to the collection chamber 222.
  • the outlet 207 contains a tubular element containing an outlet channel for the heat transfer fluid.
  • the chamber 220 extends from the inlet opening 205 to the outlet opening 208 for the heat transfer fluid, which flows through the jacket element 202 in the operating state.
  • a plurality of such chambers 220 extends in a row over at least part of the length of the casing element 202.
  • the outermost chambers 220 are at one end of the casing element, in 3 the exit end for the fluid, formed by the distribution chamber 221 and the collection chamber 222.
  • the chambers 220 are arranged on the base area and the top area of the casing element 202 .
  • There is a partition wall 230 between adjacent chambers 220 so that the heat transfer fluid cannot flow into adjacent chambers.
  • the chambers 220 contain at least one inlet opening 205 and one outlet opening 208 for the heat transfer fluid, which flows through the jacket element 202 in the operating state.
  • a chamber 220 is also shown, which contains two inlet openings 205 and two outlet openings 208 each.
  • This chamber is 220 in the present illustration located at the entry end of the shell member 202.
  • This chamber 220 is designed as a deflection chamber 223 .
  • the heat transfer fluid first flows in a cross-countercurrent and then in a cross-cocurrent to the fluid.
  • the heat transfer fluid could also first flow in a cross-cocurrent and then in a cross-countercurrent to the fluid if either the flow direction of the heat transfer fluid or the flow direction of the fluid is reversed.
  • the web elements can be connected to the casing element by gluing, soldering, casting, an additive manufacturing process, welding, clamping, shrinking or combinations thereof. Gluing, soldering or welding can be done from the inside and/or from the outside.
  • the jacket element and the web elements can be formed in one piece.
  • the web element channel can run without kinks. According to one exemplary embodiment, the web element channel can transition into the chamber without kinks.
  • the web element channels in the web elements extend from the first end to the second end of the web element, which directly adjoins the inner wall of the shell element.
  • there is an opening in the jacket element which opening can be designed as an inlet opening or outlet opening.
  • the opening has at least the same cross-sectional area as the cross-sectional area of the web element channel adjoining the opening.
  • the mean diameter corresponds to the inner diameter of the jacket element when the jacket element is designed as a circular tube.
  • the mean diameter for an angular shell element is defined as its perimeter / n (pi), so it is an equivalent diameter.
  • the length of the bar element channel can be at least 10% greater than the mean diameter when the bar element channel crosses the central axis.
  • the length of this web element channel can in particular be at least 20% greater than the mean diameter, particularly preferably at least 30% greater than the mean diameter.
  • the dimensions of a bar element are determined by its length, width and thickness.
  • the length of the bar member is measured from the first end of the bar member to the second end of the bar member.
  • the length of the bar element channel essentially corresponds to the length of the bar element.
  • the width of the bar element is essentially measured transversely to the direction of flow. That is, the width extends substantially in a plane normal to the length of the web member and showing the cross section of the web member.
  • the cross section of the web 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 its thickness, advantageously 0.75 to 3 times its thickness. If the width of the web element is 1 to 2 times as large as its thickness, a particularly preferred range results for which particularly good cross-mixing can be achieved.
  • the width of the web member is defined as the normal distance extending from the first edge and the second edge of the web member on the upstream side.
  • the width of the bar element on the inflow side can differ from the width measured on the outflow side of the bar element.
  • Edge is understood to mean the edge of the bar element against which the fluid flows and around which it extends essentially parallel to the length of the bar element.
  • the thickness of the web 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, nubs, wedge-shaped webs or some other shape or unevenness.
  • the web element can be characterized in that flat surfaces, convex or concave surfaces are present in the direction of flow, which offer a contact surface for the flowing fluid. These surfaces aligned in the direction of flow bring about an increased outflow resistance, in particular in comparison with a tubular element, which can bring about improved heat transfer.
  • the web element channel which runs inside the web element, preferably has an inner diameter which corresponds to a maximum of 75% of the thickness of the web element.
  • a plurality of bar element channels in particular running essentially parallel, can also be contained in a bar element.
  • the transition from at least one of the first and second ends of the web element to the casing element advantageously takes place without a gap.
  • the web elements and the jacket element therefore consist of a single component, which is preferably produced by a casting process.
  • characteristic of the property that the transition is gap-free is a smooth transition from the web element to the jacket element.
  • curves can be provided at the edges in the transition area from the web element to the jacket element, so that the flow of the castable material is not impaired during the production process.
  • the bar element channels run inside the bar elements, so that there is no connection between the channels inside the bar elements and the space surrounding the bar elements.
  • a monolithic structure is produced, at least in segments, consisting of groups of web elements arranged at an angle other than zero relative to the main flow direction and a jacket element which is firmly connected to at least some of the web elements and which can be designed as a jacket tube.
  • an additive manufacturing process can also be used.
  • the openings of the jacket element match the outer contour of the web element.
  • the web element can be pushed through the opening of the casing element and thus positioned in the interior of the casing element.
  • the web element can be connected to the casing element by gluing, soldering, welding, clamping, pressing in, or shrinking.
  • the web element channels for the heat transfer fluid in the web elements can be produced by the casting process described earlier or by an additive manufacturing method. However, the web element channels can also be produced by subsequent processing such as eroding or drilling.
  • a heat transfer fluid can include any liquid, such as water or oils, but also a gas, such as air.
  • the web elements can be arranged at an angle of approximately 25 to 75 degrees, in particular at an angle of approximately 30 to 60 degrees, to the main direction of flow.
  • the bar elements can form groups of bar elements, the group of bar elements containing bar elements which are arranged parallel to one another and whose central axes lie in a common plane.
  • the central axes of the bar elements form the line of intersection of the common plane of the bar element set with the common plane of the corresponding bar element row.
  • the bar elements of a group of bar elements 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 bar element of the first group of bar elements to a bar element of the second group of bar elements.
  • adjacent bar elements therefore have a different alignment, since they belong to different sets of bar elements, which is the arrangement of the bar elements according to 1 is equivalent to.
  • adjacent bar elements of bar element rows 141, 241 and 143, 243 or adjacent bar elements of bar element rows 142, 242 and 144, 244 have the same orientation, since they each belong to the same bar element family.
  • bar elements of different groups of bar elements intersect, 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 one behind the other in each of the rows of bar elements.
  • the maximum number of bar element rows lying next to one another in the casing element is determined by the width dimension of the casing element.
  • the row of bar elements is characterized in that the central axes of all bar elements lie in essentially the same plane of the row.
  • 6 to 40 bar elements for example 6 to 30 bar elements, are arranged parallel to one another in a row of bar elements.
  • 8 bar elements are arranged in a row of bar elements as an example.
  • two bar elements are arranged in a bar element group in each of the 8 groups of bar elements.
  • any number of bar elements can be arranged one behind the other in the row of bar elements, viewed in the main flow direction.
  • the web elements 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 apparatus volume.
  • Overlapping means that at least some of the web elements of a first set of web elements and some of the web elements of a subsequent set of web elements and/or a preceding set of web elements are arranged in the same pipe section, seen in the main flow direction.
  • the projection of the length of the web element on the longitudinal axis gives a length L1 and the projection of the overlapping part of the web elements of the adjacent set of web elements on the longitudinal axis gives a length L2, where L2 is less than L1 and L2 is greater than 0.
  • the pipe section under consideration is defined in such a way that it has the length L1, ie it extends from a centrally arranged Web element extends from its first end to its second end in the projection onto the longitudinal axis.
  • the alignment can be changed in such a way that the rows of web elements are advantageously offset from one another.
  • two up to and including 20 rows of web elements are provided, particularly preferably 4 up to and including 8 rows of web elements.
  • the displacement between the gangs of web elements that are aligned in the same way is advantageously carried out by an angle of 80 to 100 degrees. This means that the second set of web elements is aligned around the longitudinal axis at an angle of 80 to 100 degrees in relation to the first set of web elements.
  • sets of web elements containing web elements that only extend from the inner wall of the casing element to the crossing line with the other set of web elements can also be arranged, especially in the end area of parallel web element sets that are aligned in the same way.
  • These bar element groups are referred to below as half intersecting bar element groups. These bar element groups lead to an additional increase in mixing performance. Due to the better mixing effect and the additional heat conduction effects of the web element material, the heat exchange is additionally increased.
  • the web elements can form a first and a second set of web elements.
  • Each of the first and second families of web elements can span a first or second group level.
  • the first group level of the first set of web elements can intersect with the second group level of the second set of web elements in such a way that a common crossing line is formed, which has an intersection with the longitudinal axis or runs essentially transversely to the longitudinal axis and/or in a normal plane to the crossing 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 extends essentially up to the crossing line.
  • the web elements in a first and second family of web elements may touch one another or have gaps between them. It is also possible to connect the intermediate spaces with connecting webs arranged transversely to the fluid flow direction.
  • Heat transfer fluid can also flow through different sections or segments of the heat exchanger through separate jacket channels, so that the heat exchanger contains different sections or segments through which heat transfer fluid of different temperatures can flow. This allows a different temperature control in the individual segments. It has been shown that for high heat transfer in a small apparatus volume with jacket element diameters of 60 mm and more, at least half of all web elements should be flowed through by the heat transfer fluid.
  • a casting method, an additive manufacturing method, a soldering method, an adhesive method, a shrinking method, a clamping method and a welding method can be cost-effective manufacturing methods for bar elements and a jacket element monolithically connected to the bar elements without any gaps.
  • the insert element comprising the sets of web elements with the corresponding web elements, can be manufactured in one piece.
  • the insert element can consist of individual segments that are subsequently connected, for example by welding or screwed flange connections or by bracing.
  • the outer geometry of the bar elements and the bar element geometry as well as the geometry of the bar element channels for the heat transfer fluid can be easily decoupled for a welding process as well as for a casting process.
  • rectangular profiles can advantageously be used for the outer geometry of the bar elements, and the bar 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, web elements with an ideal profile for cross-mixing and/or high inherent strength can be produced for large 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 eroding 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 jacket element is also significantly improved by the direct transition of the web elements into the jacket element, since boundary layers of the fluid located on the inner wall are also involved in achieving optimal heat transfer or a homogeneous mixture.
  • boundary layers of the fluid located on the inner wall are also involved in achieving optimal heat transfer or a homogeneous mixture.
  • Optimal boundary layer renewal therefore leads to optimal use of the heat exchange surface.
  • the optimal use of the heat exchange surface also means that the heat exchanger for a given cooling or heating task can be built with an even smaller apparatus volume and with a lower pressure loss.
  • the heat exchanger according to the invention shows a very narrow range of residence times for the fluid to be heated or cooled.
  • deposits or decomposition of fluid can be prevented in the best possible way.
  • a viscous fluid such as a polymer
  • a very low melt temperature close to the glass transition point can be achieved thanks to the optimal renewal of the boundary layers. This in particular avoids solidified polymer being deposited on the heat exchange surfaces.
  • the heat exchanger according to the invention can be built very compactly, especially for operation with viscous fluids.
  • the heat exchanger is basically suitable for mixing and cooling or heating any fluids such as liquids and gases, but especially for viscous and very viscous fluids such as polymers.
  • the 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 producing a heat exchanger which contains an insert element and a shell element, wherein the insert element has at least one web element arranged at an angle other than zero relative to the main flow direction and a shell element fixedly connected to the web element, comprises the following process steps.
  • the web element and the insert shell element are produced by an adhesive method, a soldering method, a casting method, an additive manufacturing method, a welding method, a clamping method or a shrink-fitting method or combinations thereof.
  • the bar element contains a bar element channel, which is produced by the casting process or an additive manufacturing process together with the insert casing element or is produced in a further work step by means of a drilling process or an eroding process.
  • an intermediate jacket element can be 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 and the insert element being positioned in the intermediate jacket element in such a way that the heat transfer fluid can flow from the jacket channel through the first intermediate jacket element channel into the web element channel Can flow through web element channel and flow from the web element channel through the second intermediate jacket element channel into the jacket channel.
  • the insert element can be made significantly thinner and lighter.
  • a different material for example a higher quality material, can therefore be used for the insert element than for the intermediate shell element.
  • the insert element can contain a material that has high thermal conductivity or high resistance to chemicals, for example corrosion resistance.
  • the insert element can be produced in one piece together with the web elements by an additive manufacturing process or a casting process. Since the production of the insert element is very complex, it can be kept in stock as a semi-finished product and the intermediate casing element can be adapted to the required wall thickness depending on the application and the 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 bar elements, so that it can flow through the bar element or elements.
  • the invention is not limited to the present exemplary embodiments.
  • the bar elements can differ in their number and in their dimensions.
  • the number of web element channels in the web elements can differ depending on the required heat requirement for the heat transfer.
  • the angle of inclination which the groups or groups of web elements enclose to the longitudinal axis can also vary depending on the application. More than two insert elements can also be arranged one behind the other.

Abstract

Ein Wärmetauscher (100) umfasst ein Mantelelement (102) und ein Einsatzelement (103), wobei das Mantelelement (102) einen Fluidkanal für ein zu temperierendes Fluid ausbildet. Das Einsatzelement (103) ist im Fluidkanal angeordnet. Das Einsatzelement (103) enthält eine Mehrzahl von Stegelementen (109, 110), die mit dem Mantelelement (102) an unterschiedlichen Stellen verbunden sind. Zumindest ein Teil der Stegelemente (109, 110) enthält Stegelementkanäle (111, 112), die mit dem Mantelelement (102) in fluidleitender Verbindung stehen, sodass im Betriebszustand ein Wärmeträgerfluid, welches dem Mantelelement (102) zugeführt wird, die Stegelemente (109, 110) durchströmen kann, wobei das Mantelelement (102) eine Mehrzahl von Kammern für ein Wärmeträgerfluid enthält, wobei die Kammern mindestens eine Eintrittsöffnung und eine Austrittsöffnung für das Wärmeträgerfluid enthält, wobei die Eintrittsöffnung und die Austrittsöffnung der Kammer mit den Stegelementkanälen von je zwei Stegelementen verbunden ist, die derselben Stegelementreihe angehören.A heat exchanger (100) comprises a jacket element (102) and an insert element (103), the jacket element (102) forming a fluid channel for a fluid to be temperature-controlled. The insert element (103) is arranged in the fluid channel. The insert element (103) contains a plurality of web elements (109, 110) which are connected to the casing element (102) at different points. At least some of the web elements (109, 110) contain web element channels (111, 112) which are in fluid-conducting connection with the casing element (102), so that in the operating state a heat transfer fluid which is fed to the casing element (102) can penetrate the web elements (109, 110), the jacket element (102) containing a plurality of chambers for a heat transfer fluid, the chambers containing at least one inlet opening and one outlet opening for the heat transfer fluid, the inlet opening and the outlet opening of the chamber being connected to the web element channels of two web elements each is, which belong to the same web element series.

Description

Hintergrundbackground

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher zur Temperierung eines Fluids. Der Wärmetauscher enthält ein Mantelelement und ein Einsatzelement. Das Mantelelement des Wärmetauschers ist zur Aufnahme eines Wärmeträgerfluids bestimmt. Das Mantelelement bildet einen umfangsseitig geschlossenen Fluidkanal für ein Fluid aus, welches im Gebrauchszustand durch den Wärmetauscher strömt und durch den Wärmeaustausch mit dem Mantelelement erwärmt oder abgekühlt wird. Zur Verbesserung des Wärmeübergangs ist ein derartiges Mantelelement oftmals als Doppelmantel ausgeführt. Der Doppelmantel stellt eine Kammer dar, die von einem Wärmeträgerfluid durchströmt werden kann.The invention relates to a heat exchanger for temperature control of a fluid. The heat exchanger includes a shell member and an insert member. The jacket element of the heat exchanger is designed to hold a heat transfer fluid. The jacket element forms a peripherally closed fluid channel for a fluid which flows through the heat exchanger when in use and is heated or cooled by the heat exchange with the jacket element. To improve heat transfer, such a jacket element is often designed as a double jacket. The double jacket represents a chamber through which a heat transfer fluid can flow.

Stand der TechnikState of the art

Beispielsweise ist im Dokument EP3444097 A2 ein Kühlelement und ein Mischelement für eine Kunststoffschmelze gezeigt. Mittels des vorbekannten Mischelements erfolgt eine Mischung der Kunststoffschmelze und mittels des Kühlelements eine Kühlung der Kunststoffschmelze. Das Kühlelement weist einen Doppelmantel auf, um die Wandströmung, d.h. die nahe der Innenwand des Mantelelements fliessende Kunststoffschmelze, zu kühlen. Wenn die Kunststoffschmelze auf das Mischelement trifft, welches in die Kernströmung ragt und hierzu über ein entsprechendes Leitelement verfügt, kann die Wandströmung und die Kernströmung miteinander vermischt werden. Die an der Wand entlang strömende Kunststoffschmelze wird durch das Leitelement derart umgelenkt, dass sie in die Kernströmung eingeführt wird, wodurch ein Wärmetausch zwischen der gekühlten Wandströmung und der Kernströmung ermöglicht ist.For example, in the document EP3444097 A2 shown a cooling element and a mixing element for a plastic melt. The plastic melt is mixed by means of the previously known mixing element and the plastic melt is cooled by means of the cooling element. The cooling element has a double jacket in order to cool the wall flow, ie the plastic melt flowing near the inner wall of the jacket element. When the plastic melt hits the mixing element, which protrudes into the core flow and has a corresponding guide element for this purpose, the wall flow and the core flow can be mixed with one another. The plastic melt flowing along the wall is deflected by the guide element in such a way that it is introduced into the core flow, as a result of which heat exchange between the cooled wall flow and the core flow is made possible.

Wenn der Wärmeübergang über den Doppelmantel nicht für die Temperierung des Fluids ausreicht, können, wie in der EP 2851118 A1 gezeigt ist, Stege vorgesehen sein, durch welche das im Doppelmantel befindliche Wärmeträgerfluid hindurchströmen kann. Die Stege sind derart angeordnet, dass sie den Fluidkanal durchqueren. Die Stege enthalten Kanäle für das Wärmeträgerfluid, die mit der durch den Doppelmantel gebildeten Kammer in fluidleitender Verbindung stehen. Es hat sich herausgestellt, dass mit diesen Stegen der Wärmeübergang zwischen dem Fluid und dem Wärmeträgerfluid verbessert werden kann. Zusätzlich kann mittels der Stege ein Mischeffekt erzielt werden, das heisst, dass beispielsweise ein aus mehreren Komponenten bestehendes Fluid zusätzlich durch die als Mischereinsatz ausgebildeten Stege durchmischt werden kann, was den Mischeffekt im Vergleich zu herkömmlichen Rohrbündelwärmetauschern, siehe beispielsweise DE 199 53 612 A1 , verbessert. Derartige Stegelemente werden auch in der EP3 489 603 A1 verwendet. Für die Kühlung von Schüttgütern können auch Kühlkanäle in Form von Rohren mit kreisförmigem Querschnitt gemäss WO2018/023101 A1 oder EP 1 123730 A2 oder in Form von Rohren mit quadratischem Querschnitt gemäss DE 296 18 460 U1 oder in Form von Kühlkanälen mit zick-zack-artiger Querschnittsform gemäss EP 0 004 081 A2 vorgesehen werden. Es ist aus EP 3 431 911 A1 auch bekannt, mehrfach verzweigte, aus Rohrstücken bestehende Hohlstrukturen in einem Rohr anzuordnen. Die Hohlstrukturen werden von einem Wärmeträgerfluid durchströmt, beispielsweise Öl, und die Hohlstrukturen werden von einem kompressiblen Fluid umströmt, beispielsweise Luft.If the heat transfer through the double jacket is not sufficient for the temperature control of the fluid, as in the EP 2851118 A1 is shown, webs may be provided through which the heat transfer fluid located in the double jacket can flow. The webs are arranged in such a way that they traverse the fluid channel. The webs contain channels for the heat transfer fluid, which are in fluid communication with the chamber formed by the double jacket. It has been found that the heat transfer between the fluid and the heat transfer fluid can be improved with these webs. In addition, a mixing effect can be achieved by means of the webs, which means that, for example, a fluid consisting of several components can also be mixed through the webs designed as a mixer insert, which reduces the mixing effect Comparison to conventional tube bundle heat exchangers, see for example DE 199 53 612 A1 , improved. Such web elements are also in the EP3 489 603 A1 used. Cooling channels in the form of tubes with a circular cross-section can also be used for cooling bulk materials WO2018/023101 A1 or EP1 123730 A2 or in the form of tubes with a square cross-section according to DE 296 18 460 U1 or in the form of cooling channels with a zigzag cross-sectional shape according to FIG EP 0 004 081 A2 be provided. it's over EP 3 431 911 A1 also known to arrange multiply branched hollow structures consisting of pipe sections in a pipe. A heat transfer fluid, for example oil, flows through the hollow structures, and a compressible fluid, for example air, flows around the hollow structures.

In sämtlichen vorbekannten Lösungen, die fluiddurchströmte Stegelemente oder Rohre zeigen, wird das Wärmeträgerfluid über einen Verteilerkanal auf die Stegelemente oder Rohre verteilt und gelangt von den Stegelementen oder Rohren in einen Sammelkanal. Der Verteilerkanal enthält somit nur einen einzigen Zulauf und die Eintrittsöffnungen für die Stegelemente, der Sammlerkanal enthält sämtliche Austrittsöffnungen der Stegelemente und einen einzigen Ablauf. Es hat sich jedoch gezeigt, dass das durch die Stegelemente oder Rohre strömende Wärmeträgerfluid die Stege mit stark unterschiedlichen Geschwindigkeiten durchströmt. Die Eintrittsöffnungen der Stegelemente sind im Verteilerkanal konstruktionsbedingt in unterschiedlichen Abständen zum Zulauf angeordnet. Die Austrittsöffnungen der Stegelemente sind im Sammlerkanal konstruktionsbedingt in unterschiedlichen Abständen zum Ablauf angeordnet. Bedingt durch die konstruktive Anordnung der Eintrittsöffnungen im Verteilerkanal bzw. der Austrittsöffnungen im Sammlerkanal ergeben sich somit unterschiedliche Strömungsgeschwindigkeiten für das Wärmeträgerfluid. Daher lässt sich mit einer Zunahme der Anzahl der Stegelemente, wie beispielsweise in der EP 1 123 730 A2 gezeigt, oder einer Vergrösserung des fluiddurchströmten Querschnitts der Stegelemente, wie in der EP 0 004 081 A2 offenbart, nicht unbedingt eine weitere Verbesserung des Wärmeübergangs erzielen, weil die konstruktionsbedingten unterschiedlichen Abstände und damit die unterschiedlichen Strömungsgeschwindigkeiten selbst bei einer Zunahme der Stegelemente oder einer Vergrösserung des fluiddurchströmten Querschnitts der Stegelemente erhalten bleiben.In all previously known solutions, which show web elements or tubes through which fluid flows, the heat transfer fluid is distributed to the web elements or tubes via a distribution channel and passes from the web elements or tubes into a collecting channel. The distribution channel thus contains only a single inlet and the inlet openings for the bar elements, the collector channel contains all the outlet openings of the bar elements and a single outlet. However, it has been shown that the heat transfer fluid flowing through the web elements or tubes flows through the webs at very different speeds. Due to the design, the inlet openings of the web elements are arranged in the distribution channel at different distances from the inlet. Due to the design, the outlet openings of the web elements are arranged in the collector channel at different distances from the outlet. Due to the structural arrangement of the inlet openings in the distributor channel and the outlet openings in the collector channel, different flow speeds result for the heat transfer fluid. Therefore, with an increase in the number of web elements, such as in the EP 1 123 730 A2 shown, or an enlargement of the cross section of the web elements through which fluid flows, as in FIG EP 0 004 081 A2 disclosed, does not necessarily achieve a further improvement in the heat transfer, because the design-related different distances and thus the different flow velocities are maintained even with an increase in the bar elements or an increase in the cross section of the bar elements through which fluid flows.

Aufgabe der Erfindungobject of the invention

Daher ist es Aufgabe, der Erfindung, sicherzustellen, dass möglichst alle Kammern sowie die Stegelementkanäle vom Wärmeträgerfluid gleichmässig durchströmt werden. Zudem ist es Aufgabe der Erfindung, den Druckverlust des durch die Stegelemente strömenden Wärmeträgerfluids möglichst gering zu halten bzw. auf den tiefst möglichen Wert zu reduzieren, um Energiekosten für Fördermittel und/oder Druckerhöhungsmittel, beispielsweise für Pumpen, zu reduzieren.It is therefore the object of the invention to ensure that as far as possible all chambers and the web element channels are flowed through by the heat transfer fluid evenly. Besides, it is The object of the invention is to keep the pressure loss of the heat transfer fluid flowing through the web elements as low as possible or to reduce it to the lowest possible value in order to reduce energy costs for funding and/or pressure-increasing means, for example for pumps.

Beschreibung der ErfindungDescription of the invention

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 zur Temperierung eines Fluids mittels eines Wärmetauschers mit den Merkmalen von Anspruch 1 ist Gegenstand von Anspruch 12. Vorteilhafte Verfahrensvarianten sind Gegenstand der Ansprüche 13 bis 15.The object of the invention is achieved by a heat exchanger according to claim 1. Advantageous variants of the heat exchanger are the subject of claims 2 to 11. A method for temperature control of a fluid by means of a heat exchanger having the features of claim 1 is the subject of claim 12. Advantageous method variants are Subject of claims 13 to 15.

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.When the term "for example" is used in the following description, this term refers to exemplary embodiments and/or embodiments, which is not necessarily to be construed as a more preferred application of the teachings of the invention. Similarly, the terms "preferably", "preferred" should be understood as referring to one example from a set of exemplary embodiments and/or embodiments, which should not necessarily be construed as a preferred application of the teachings of the invention. Accordingly, the terms "for example," "preferably," or "preferred" may refer 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 particular heat exchanger is to be considered as an example only. In the specification and claims, the terms "include", "comprise", "have" are interpreted as "including but not limited to".

Wenn in der nachfolgenden Beschreibung der Begriff «Fluid» verwendet wird, steht dieser Begriff auch für «fliessfähiges Medium» oder «Fluidgemisch».If the term "fluid" is used in the following description, this term also stands for "flowable medium" or "fluid mixture".

Die Aufgabe der Erfindung wird durch einen Wärmetauscher gelöst, der ein Mantelelement und ein Einsatzelement umfasst, wobei das Mantelelement einen Fluidkanal für ein zu temperierendes Fluid ausbildet. Das Einsatzelement ist im Fluidkanal angeordnet. Das Einsatzelement enthält eine Mehrzahl von Stegelementen, die mit dem Mantelelement an unterschiedlichen Stellen verbunden sind. Die Stegelemente sind in zumindest einer ersten Stegelementreihe und einer zweiten Stegelementreihe angeordnet. Die Stegelemente jeder der ersten und zweiten Stegelementreihen sind zueinander im Wesentlichen parallel angeordnet. Die Winkel, welchen die Stegelemente verschiedener Stegelementreihen mit der Längsachse des Mantelelements einschliessen, unterscheiden sich. Zumindest ein Teil der Stegelemente enthält Stegelementkanäle, die mit dem Mantelelement in fluidleitender Verbindung stehen, sodass im Betriebszustand ein Wärmeträgerfluid, welches dem Mantelelement zugeführt wird, die Stegelementkanäle der Stegelemente durchströmen kann. Das Mantelelement enthält eine Mehrzahl von Kammern für das Wärmeträgerfluid, wobei jede der Kammern mindestens eine Eintrittsöffnung und mindestens eine Austrittsöffnung für das Wärmeträgerfluid enthält oder als Verteilungskammer oder als Sammelkammer ausgebildet ist. Die Eintrittsöffnung und die Austrittsöffnung der Kammer ist mit den Stegelementkanälen von je zwei Stegelementen verbunden, die derselben Stegelementreihe angehören, wenn die Kammer nicht als Verteilungskammer oder Sammelkammer ausgebildet ist. Insbesondere sind die Stegelementkanäle der Stegelemente einer Stegelementreihe, die zueinander benachbart sind, über die entsprechende Kammer fluidleitend verbunden.The object of the invention is achieved by a heat exchanger that includes a jacket element and an insert element, with the jacket element forming a fluid channel for a fluid to be temperature-controlled. The insert element is arranged in the fluid channel. The insert member includes a plurality of web members connected to the shell member at different locations. The bar elements are arranged in at least a first row of bar elements and a second row of bar elements. The ridges of each of the first and second rows of ridges are substantially parallel to one another arranged. The angles which the web elements of different rows of web elements enclose with the longitudinal axis of the casing element differ. At least some of the bar elements contain bar element channels which are in fluid-conducting connection with the jacket element, so that in the operating state a heat transfer fluid which is supplied to the jacket element can flow through the bar element channels of the bar elements. The jacket element contains a plurality of chambers for the heat transfer fluid, each of the chambers containing at least one inlet opening and at least one outlet opening for the heat transfer fluid or being designed as a distribution chamber or as a collection chamber. The inlet opening and the outlet opening of the chamber are connected to the bar element channels of two bar elements each, which belong to the same row of bar elements if the chamber is not designed as a distribution chamber or collection chamber. In particular, the bar element channels of the bar elements of a bar element row, which are adjacent to one another, are fluidly connected via the corresponding chamber.

Die Stegelemente können in zumindest zwei Stegelementscharen angeordnet sein, wobei die Stegelemente jeder Stegelementschar zueinander im Wesentlichen parallel angeordnet sind. Die Winkel, welchen die Stegelemente verschiedener Stegelementscharen mit der Längsachse des Wärmetauschers einschliessen, unterscheiden sich zumindest teilweise. Zumindest ein Teil der Stegelemente enthält die Stegelementkanäle, die mit dem Mantelelement in fluidleitender Verbindung stehen, sodass im Betriebszustand ein Wärmeträgerfluid, welches dem Mantelelement zugeführt wird, die Stegelementkanäle der Stegelemente durchströmen kann. Zumindest eine der Kammern kann eine Mehrzahl von Eintrittsöffnungen und mindestens zwei Austrittsöffnungen oder eine Mehrzahl von Austrittsöffnungen und mindestens zwei Eintrittsöffnungen für das Wärmeträgerfluid enthalten. Somit kann zumindest ein Teil der Kammern eine Mehrzahl von Eintrittsöffnungen und Austrittsöffnungen enthalten. Gemäss eines Ausführungsbeispiels enthält mindestens eine der Kammern eine einzige Eintrittsöffnung und eine einzige Austrittsöffnung für das Wärmeträgerfluid. Somit kann zumindest ein Teil der Kammern eine Mehrzahl von Eintrittsöffnungen und Austrittsöffnungen enthalten und ein Teil der Kammern eine einzige Eintrittsöffnung und eine einzige Austrittsöffnung enthalten.The web elements can be arranged in at least two sets of web elements, the web elements of each set of web elements being arranged essentially parallel to one another. The angles which the web elements of different sets of web elements enclose with the longitudinal axis of the heat exchanger differ at least in part. At least some of the bar elements contain the bar element channels, which are in fluid-conducting connection with the jacket element, so that in the operating state a heat transfer fluid, which is supplied to the jacket element, can flow through the bar element channels of the bar elements. At least one of the chambers can contain a plurality of inlet openings and at least two outlet openings or a plurality of outlet openings and at least two inlet openings for the heat transfer fluid. Thus, at least part of the chambers can contain a plurality of inlet openings and outlet openings. According to one embodiment, at least one of the chambers contains a single inlet opening and a single outlet opening for the heat transfer fluid. Thus, at least some of the chambers may contain a plurality of entry ports and exit ports and some of the chambers may include a single entry port and a single exit port.

Insbesondere können zumindest eine erste und eine zweite Stegelementschar vorgesehen sein. Die erste Stegelementschar enthält die Stegelemente der ersten Stegelementreihen, deren Mittenachsen eine gemeinsame erste Stegelementebene aufspannen. Die zweite Stegelementschar enthält die Stegelemente der zweiten Stegelementreihen, deren Mittenachsen eine gemeinsame zweite Stegelementebene aufspannen. Die erste Stegelementebene ist insbesondere in einem ersten Scharwinkel von -30 Grad bis -75 Grad zur Längsachse angeordnet. Die zweite Stegelementebene ist insbesondere in einem zweiten Scharwinkel von 30 Grad bis 75 Grad zur Längsachse angeordnet. Die Stegelemente der ersten Stegelementschar sind zueinander parallel ausgerichtet, das heisst die Stegelemente der ersten Stegelementschar weisen zueinander die gleiche Ausrichtung auf. Die Stegelemente der zweiten Stegelementschar sind zueinander parallel ausgerichtet, das heisst die Stegelemente der zweiten Stegelementschar weisen zueinander die gleiche Ausrichtung auf. Die Ausrichtung der Stegelemente der ersten Stegelementschar unterscheidet sich von der Ausrichtung der Stegelemente der zweiten Stegelementschar. Gemäss der in den Fig. 1 bis Fig. 3 dargestellten exemplarischen Ausführungsbeispielen sind je acht erste Stegelementscharen und je acht zweite Stegelementscharen gezeigt.In particular, at least a first and a second set of web elements can be provided. The first array of web elements contains the web elements of the first rows of web elements, the center axes of which span a common first web element plane. The second set of web elements contains the web elements of the second rows of web elements, the center axes of which span a common second web element plane. The first Web element level is arranged in particular in a first share angle of -30 degrees to -75 degrees to the longitudinal axis. The second web element level is arranged in particular at a second share angle of 30 degrees to 75 degrees to the longitudinal axis. The web elements of the first set of web elements are aligned parallel to one another, that is to say the web elements of the first set of web elements have the same alignment to one another. The web elements of the second set of web elements are aligned parallel to one another, that is to say the web elements of the second set of web elements have the same alignment to one another. The alignment of the web elements of the first set of web elements differs from the alignment of the web elements of the second set of web elements. According to the Figures 1 to 3 In the exemplary embodiments shown, eight first rows of web elements and eight second rows of web elements are shown.

Selbstverständlich kann eine beliebige Anzahl erster Stegelementscharen und zweiter Stegelementscharen vorgesehen sein. Jede der ersten und zweiten Stegelementscharen kann eine unterschiedliche Anzahl Stegelemente enthalten. Die Anzahl der Stegelemente jeder Stegelementschar kann insbesondere mindestens zwei betragen. Selbstverständlich können mehr als zwei Stegelementscharen vorgesehen sein, wobei die Stegelemente jeder der Stegelementscharen untereinander gleiche Ausrichtung aufweisen, aber zu den Stegelementen jeder anderen Stegelementschar eine unterschiedliche Ausrichtung aufweisen. Beispielsweise können die Stegelemente von drei Stegelementscharen gemäss der Fig. 10 der EP 1 123 730 A2 ausgerichtet sein.Of course, any number of first sets of web elements and second sets of web elements can be provided. Each of the first and second families of web elements may contain a different number of web elements. The number of bar elements of each group of bar elements can in particular be at least two. Of course, more than two sets of web elements can be provided, with the web elements of each of the sets of web elements having the same orientation as one another, but having a different orientation to the web elements of each other set of web elements. For example, the web elements of three web element crowds according to FIG. 10 of EP 1 123 730 A2 be aligned.

Gemäss eines Ausführungsbeispiels sind die Eintrittsöffnungen und die Austrittsöffnungen, die sich in derselben Kammer befinden, zu Stegelementen unterschiedlicher Stegelementscharen gehörig. Die Distanz, welche das Fluid zwischen der Eintrittsöffnung und der nächstliegenden Austrittsöffnung in derselben Kammer zurücklegt, entspricht der Distanz zwischen zwei Eintrittsöffnungen benachbarter gleichgerichteter Stegelementscharen. Eintrittsöffnungen und Austrittsöffnungen unterschiedlicher Stegelementscharen können in einer gemeinsamen Kammer zusammengefasst sein, wenn sie zu Stegelementreihen gehören, deren Stegelemente zueinander parallel ausgerichtet sind.According to one exemplary embodiment, the inlet openings and the outlet openings, which are located in the same chamber, belong to bar elements of different sets of bar elements. The distance covered by the fluid between the inlet opening and the nearest outlet opening in the same chamber corresponds to the distance between two inlet openings of adjacent unidirectional web element groups. Inlet openings and outlet openings of different sets of web elements can be combined in a common chamber if they belong to rows of web elements whose web elements are aligned parallel to one another.

Insbesondere kann das Mantelelement ein Zulauf für das Wärmeträgerfluid enthalten. Insbesondere kann das Mantelelement ein Ablauf für das Wärmeträgerfluid enthalten. Gemäss eines Ausführungseispiels können zumindest ein Teil der Kammern zumindest teilweise voneinander durch Trennwände getrennt sein.In particular, the jacket element can contain an inlet for the heat transfer fluid. In particular, the jacket element can contain an outlet for the heat transfer fluid. According to one exemplary embodiment, at least some of the chambers can be at least partially separated from one another by partition walls.

Gemäss eines Ausführungsbeispiels steht jede der Kammern über die Stegelementkanäle mit mindestens einer weiteren Kammer in fluidleitender Verbindung für das Wärmeträgerfluid. Insbesondere können die Eintrittsöffnungen und/oder Austrittsöffnungen unterschiedlicher Kammern zumindest teilweise über Stegelemente miteinander verbunden sein, die durch den Fluidkanal verlaufen. Gemäss dieses Ausführungsbeispiels fliesst somit mindestens ein Teil des Wärmeträgerfluids sequenziell durch mehrere Mischkammern. Das Wärmeträgerfluid kann in jeder der Kammern, die mehrere Eintrittsöffnungen und mehrere Austrittsöffnungen aufweisen, jeweils neu gemischt und verteilt werden. Insbesondere ist es möglich, dass das Wärmeträgerfluid in der Verteilungskammer und der Sammelkammer quer zu der Fliessrichtung des Fluids strömt.According to one exemplary embodiment, each of the chambers is in fluid-conducting connection for the heat transfer fluid via the web element channels with at least one further chamber. In particular, the inlet openings and/or outlet openings of different chambers can be at least partially connected to one another via web elements that run through the fluid channel. According to this exemplary embodiment, at least part of the heat transfer fluid flows sequentially through a number of mixing chambers. The heat transfer fluid can be remixed and distributed in each of the chambers, which have multiple inlet openings and multiple outlet openings. In particular, it is possible for the heat transfer fluid in the distribution chamber and the collection chamber to flow transversely to the direction of flow of the fluid.

Gemäss eines Ausführungsbeispiels kann sich jede der Kammern über einen Teil des Umfangs des Mantelelements erstrecken. Somit können mehrere Kammern nebeneinander am Umfang des Mantelelements angeordnet werden. Insbesondere kann die Länge der Kammer grösser als deren Breite sein. Gemäss eines Ausführungsbeispiels kann die Breite der Kammer maximal halb so gross wie die Länge der Kammer sein. Die Länge der Kammer wird gemäss dieses Ausführungsbeispiels parallel zur Längsachse des Wärmetauschers gemessen. Die Breite der Kammer wird in einer Normalebene zu der Längsachse des Wärmetauschers gemessen. Als eine Normalebene wird hierbei eine Ebene bezeichnet, die in einem rechten Winkel, das heisst, in einem Winkel von 90 Grad, zur Längsachse des Wärmetauschers angeordnet ist. Die Breite kann sich entlang einer Geraden erstrecken, wenn der Wärmetauscher rechteckig ist. Die Breite der Kammer kann sich auch entlang einer Krümmungsline erstrecken, beispielsweise als ein Kreissegment ausgebildet sein, wenn der Wärmetauscher als Zylinder ausgebildet ist.According to an exemplary embodiment, each of the chambers can extend over part of the circumference of the casing element. Thus, several chambers can be arranged side by side on the circumference of the jacket element. In particular, the length of the chamber can be greater than its width. According to one embodiment, the width of the chamber can be at most half the length of the chamber. According to this exemplary embodiment, the length of the chamber is measured parallel to the longitudinal axis of the heat exchanger. The width of the chamber is measured in a plane normal to the longitudinal axis of the heat exchanger. In this context, a normal plane is a plane which is arranged at a right angle, that is to say at an angle of 90 degrees, to the longitudinal axis of the heat exchanger. The width may extend along a straight line when the heat exchanger is rectangular. The width of the chamber can also extend along a line of curvature, for example in the form of a segment of a circle if the heat exchanger is in the form of a cylinder.

Gemäss eines Ausführungsbeispiels ist mindestens ein Teil der Stegelemente in einem Winkel ungleich 90 Grad zur Längsachse des Wärmetauschers ausgerichtet. Die Längsachse des Wärmetauschers entspricht der Hauptströmungsrichtung des Fluids. Insbesondere kann sich der Winkel der Stegelemente voneinander unterscheiden, insbesondere kann zumindest ein erstes Stegelement kreuzweise zu einem zweiten Stegelement angeordnet sein.According to one embodiment, at least some of the web elements are oriented at an angle other than 90 degrees to the longitudinal axis of the heat exchanger. The longitudinal axis of the heat exchanger corresponds to the main flow direction of the fluid. In particular, the angle of the bar elements can differ from one another, in particular at least one first bar element can be arranged crosswise to a second bar element.

Jede der Kammern kann eine Länge und eine Breite und eine Höhe aufweisen. Die Länge der Kammer ist deren Abmessung parallel zur Fliessrichtung des Fluids, also parallel zur Längsachse des Wärmetauschers. Die Breite der Kammer entspricht der Abmessung quer zur Fliessrichtung des Fluids, also die Abmessung der Kammer, gemessen in einer Normalebene zur Längsachse des Wärmetauschers. Mit anderen Worten, die Normalebene ist im rechten Winkel zur Längsachse des Wärmetauschers angeordnet. Die Höhe der Kammer entspricht dem Abstand der Aussenwand des Mantelelements zur Innenwand des Mantelelements. Das Verhältnis der Breite einer Kammer zur Länge der Kammer kann insbesondere im Bereich von 0.1 bis 0.5 betragen. Das heisst, die Länge der Kammer ist gemäss dieses Ausführungsbeispiels doppelt bis 10mal so gross wie deren Breite. Die Kammern können beispielsweise als Ausnehmungen im Mantelelement ausgebildet sein. Die Kammern können auch als Aufbauten des Mantelelements ausgebildet sein. Die Kammern können durch Metallguss hergestellt werden.Each of the chambers can have a length and a width and a height. The length of the chamber is its dimension parallel to the flow direction of the fluid, i.e. parallel to the longitudinal axis of the heat exchanger. The width of the chamber corresponds to the dimension transverse to the direction of flow of the fluid, ie the dimension of the chamber measured in a plane normal to the longitudinal axis of the heat exchanger. In other words, the normal plane is in the right Arranged at an angle to the longitudinal axis of the heat exchanger. The height of the chamber corresponds to the distance between the outer wall of the casing element and the inner wall of the casing element. The ratio of the width of a chamber to the length of the chamber can be in the range from 0.1 to 0.5. In other words, according to this exemplary embodiment, the length of the chamber is twice to 10 times greater than its width. The chambers can be formed, for example, as recesses in the casing element. The chambers can also be designed as superstructures of the jacket element. The chambers can be made by metal casting.

Gemäss eines Ausführungsbeispiels gehören die Eintrittsöffnungen und die Austrittsöffnungen, welche sich in derselben Kammer befinden, zu Stegelementen unterschiedlicher Stegelementscharen. Gemäss eines Ausführungsbeispiels sind mindestens je vier erste Stegelementreihen und je vier zweite Stegelementreihen nebeneinander angeordnet. Beispielsweise können die mindestens vier ersten Stegelementreihen und die mindestens vier zweiten Stegelementreihen im Fluidkanal angeordnet sein, sodass sie im Betriebszustand vom Fluid umströmt werden können. Insbesondere können gleich viele erste Stegelementreihen wie zweite Stegelementreihen vorgesehen sein.According to one exemplary embodiment, the inlet openings and the outlet openings, which are located in the same chamber, belong to bar elements of different sets of bar elements. According to one embodiment, at least four first rows of bar elements and four second rows of bar elements are arranged side by side. For example, the at least four first rows of bar elements and the at least four second rows of bar elements can be arranged in the fluid channel, so that the fluid can flow around them in the operating state. In particular, the same number of first bar element rows as second bar element rows can be provided.

Gemäss eines Ausführungsbeispiels enthält mindestens eine der ersten oder zweiten Stegelementreihe mindestens zehn Stegelemente. Die Stegelemente je einer der ersten oder der zweiten Stegelementreihen sind insbesondere derart mit den Kammern verbunden, dass das Wärmeträgerfluid im Betriebszustand die Kammern und die Stegelementkanäle der zugehörigen ersten oder zweiten Stegelementreihe sequenziell, das heisst nacheinander, durchströmen kann. Die Kammern und die Stegelementkanäle der zugehörigen ersten oder zweiten Stegelementreihe werden somit seriell durchströmt.According to one embodiment, at least one of the first or second row of bar elements contains at least ten bar elements. The bar elements of one of the first or second rows of bar elements are in particular connected to the chambers in such a way that the heat transfer fluid can flow through the chambers and the bar element channels of the associated first or second row of bar elements sequentially, i.e. one after the other, in the operating state. The chambers and the bar element channels of the associated first or second row of bar elements are thus flown through in series.

Ein Verfahren zur Temperierung eines Fluids umfasst das Temperieren des Fluids mittels eines Wärmetauschers, wobei der Wärmetauscher ein Mantelelement und ein Einsatzelement umfasst, wobei das Fluid in einem von einem Mantelelement umschlossenen Fluidkanal strömt. Das Einsatzelement ist im Fluidkanal angeordnet, wobei das Einsatzelement eine Mehrzahl von Stegelementen enthält, die mit dem Mantelelement an unterschiedlichen Stellen verbunden sind. Die Stegelemente sind in zumindest einer ersten Stegelementreihe und einer zweiten Stegelementreihe angeordnet, wobei die Stegelemente jeder der ersten Stegelementreihen und der zweiten Stegelementreihen zueinander im Wesentlichen parallel angeordnet sind. Die Winkel, welchen die Stegelemente verschiedener Stegelementreihen mit der Längsachse des Wärmetauschers einschliessen, unterscheiden sich zumindest teilweise. Zumindest ein Teil der Stegelemente enthält Stegelementkanäle, die mit dem Mantelelement in fluidleitender Verbindung stehen, sodass im Betriebszustand ein Wärmeträgerfluid, welches dem Mantelelement zugeführt wird, die Stegelementkanäle der Stegelemente durchströmen kann. Das Mantelelement enthält eine Mehrzahl von Kammern für ein Wärmeträgerfluid, wobei jede der Kammern zumindest eine Eintrittsöffnung und mindestens eine Austrittsöffnung für das Wärmeträgerfluid enthält, sodass das Wärmeträgerfluid jede der Kammern und die Stegelementkanäle) durchströmt.A method for tempering a fluid comprises tempering the fluid by means of a heat exchanger, the heat exchanger comprising a jacket element and an insert element, the fluid flowing in a fluid channel enclosed by a jacket element. The insert element is arranged in the fluid channel, the insert element containing a plurality of web elements which are connected to the shell element at different locations. The bar elements are arranged in at least a first bar element row and a second bar element row, the bar elements of each of the first bar element rows and the second bar element rows being arranged essentially parallel to one another. The angles which the web elements of different rows of web elements enclose with the longitudinal axis of the heat exchanger differ at least partially. At least some of the bar elements contain bar element channels which are in fluid-conducting connection with the jacket element, so that in the operating state a heat transfer fluid which is supplied to the jacket element can flow through the bar element channels of the bar elements. The jacket element contains a plurality of chambers for a heat transfer fluid, each of the chambers containing at least one inlet opening and at least one outlet opening for the heat transfer fluid, so that the heat transfer fluid flows through each of the chambers and the web element channel(s).

Insbesondere können die Eintrittsöffnungen und/oder Austrittsöffnungen unterschiedlicher Kammern über Stegelemente miteinander verbunden sein, die durch den Fluidkanal verlaufen, sodass ein Wärmeübergang zwischen dem Wärmeträgerfluid und dem Fluid über die Innenwand des Mantelelements und die Stegelemente erfolgt, wenn das Wärmeträgerfluid durch die Kammern und die Stegelementkanäle der Stegelemente strömt. Gemäss verschiedener Varianten des Verfahrens durchströmt das Wärmeträgerfluid die Kammern und/oder die Stegelementkanäle in Strömungsrichtung des Fluids und/oder entgegen der Strömungsrichtung des Fluids. Gegebenenfalls kann eine Verteilungskammer, eine Sammelkammer oder eine Umlenkkammer vorgesehen sein, in welcher das Wärmeträgerfluid quer zur Strömungsrichtung des Fluids strömen kann. Gemäss einer Verfahrensvariante strömt das Wärmeträgerfluid von einer Austrittsöffnung einer der Kammern zu einer Eintrittsöffnung in die jeweils nachfolgende Kammer durch einen der Stegelementkanäle, welcher in einem der Stegelemente angeordnet ist, welches im Fluidkanal angeordnet ist, sodass das Wärmeträgerfluid die Kammern sequenziell, das heisst eine Kammer nach der anderen Kammer durchströmt.In particular, the inlet openings and/or outlet openings of different chambers can be connected to one another via web elements that run through the fluid channel, so that heat transfer takes place between the heat transfer fluid and the fluid via the inner wall of the jacket element and the web elements when the heat transfer fluid passes through the chambers and the web element channels of the web elements flows. According to different variants of the method, the heat transfer fluid flows through the chambers and/or the web element channels in the direction of flow of the fluid and/or counter to the direction of flow of the fluid. If necessary, a distribution chamber, a collection chamber or a deflection chamber can be provided, in which the heat transfer fluid can flow transversely to the direction of flow of the fluid. According to a variant of the method, the heat transfer fluid flows from an outlet opening of one of the chambers to an inlet opening in the respective subsequent chamber through one of the bar element channels, which is arranged in one of the bar elements, which is arranged in the fluid channel, so that the heat transfer fluid flows through the chambers sequentially, i.e. one chamber flows through to the other chamber.

Gemäss einer Verfahrensvariante strömt das Wärmeträgerfluid von einer Austrittsöffnung einer der Kammern zu einer Eintrittsöffnung in die jeweils nachfolgende Kammer durch einen der Stegelementkanäle, welcher in einem der Stegelemente angeordnet ist, welches im Fluidkanal angeordnet ist, sodass das Wärmeträgerfluid die Stegelementkanäle der Stegelemente der Stegelementreihe sequenziell durchströmt.According to a variant of the method, the heat transfer fluid flows from an outlet opening of one of the chambers to an inlet opening in the respective subsequent chamber through one of the bar element channels, which is arranged in one of the bar elements, which is arranged in the fluid channel, so that the heat transfer fluid flows through the bar element channels of the bar elements of the bar element row sequentially .

Gemäss einer Verfahrensvariante kann das Wärmeträgerfluid in der Kammer im Wesentlichen entlang der Verbindungsgerade zwischen den Mittelpunkten der in die Kammer führenden Eintrittsöffnungen und der aus der Kammer führenden Austrittsöffnungen strömen, wobei die Verbindungsgerade in einem Winkel zur Mittenachse des Stegelementkanals angeordnet ist, wobei der Winkel im Bereich von 30 Grad bis einschliesslich 160 Grad liegt. Insbesondere kann das Wärmeträgerfluid in den Stegelementkanälen in Fliessrichtung oder entgegen der Fliessrichtung des Fluids strömen.According to a variant of the method, the heat transfer fluid can flow in the chamber essentially along the connecting line between the centers of the inlet openings leading into the chamber and the outlet openings leading out of the chamber, with the connecting line being arranged at an angle to the central axis of the web element channel, the angle being in the range from 30 degrees to including 160 degrees. In particular, the heat transfer fluid can flow in the web element channels in the direction of flow or counter to the direction of flow of the fluid.

Die Erfindung betrifft somit 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 von Fluiden, wobei die Fluide beispielsweise viskose oder hochviskose Fluide, insbesondere Polymere umfassen können. 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.The invention thus relates to a heat exchanger that can be produced inexpensively and that can also be used as a static mixer or a static mixer that can also be designed as a heat exchanger at the same time or can include the function of a heat exchanger. The heat exchanger is suitable in particular for cooling or heating fluids, in which case the fluids can include, for example, viscous or highly viscous fluids, in particular polymers. 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.

Wärmetauscher werden in vielen Bereichen der verarbeitenden Industrie eingesetzt. Gemäss einem Ausführungsbeispiel kann ein Fluid über zumindest ein ortsfestes Einsatzelement bewegt werden. Das Einsatzelement enthält üblicherweise Einbauelemente, welche eine Umlenkung des Fluidstroms 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 Fluid 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 fluid can be moved over at least one stationary insert element. The liner typically includes internals that cause a deflection of the fluid flow that is directed through the interior of the liner, which is bounded by a liner shell member. A heat transfer fluid flows through the built-in elements. The fluid flows through the insert element by generating a pressure gradient. The pressure gradient can be generated, for example, by using pumps.

Kurzbeschreibunq der ZeichnungenBrief description of the drawings

Nachfolgend wird der erfindungsgemässe Wärmetauscher anhand einiger Ausführungsbeispiele dargestellt.The heat exchanger according to the invention is presented below using a few exemplary embodiments.

Es zeigen

  • Fig. 1a eine Ansicht eines Wärmetauschers nach einem ersten Ausführungsbeispiel,
  • Fig. 1b eine Variante des Wärmetauschers gemäss Fig. 1a in einer Schnittdarstellung,
  • Fig. 2 eine Ansicht eines Wärmetauschers nach einem zweiten Ausführungsbeispiel,
  • Fig. 3 eine Ansicht eines Wärmetauschers nach einem dritten Ausführungsbeispiel.
Show it
  • Fig. 1a a view of a heat exchanger according to a first embodiment,
  • Fig. 1b a variant of the heat exchanger according to Fig. 1a in a sectional view,
  • 2 a view of a heat exchanger according to a second embodiment,
  • 3 a view of a heat exchanger according to a third embodiment.

Detaillierte Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings

Fig. 1a zeigt eine Ansicht eines Wärmetauschers 1 nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Wärmetauscher gemäss Fig. 1 umfasst ein Mantelelement 2 und ein Einsatzelement 3. Das Einsatzelement 3 und das Mantelelement 2 sind getrennt voneinander gezeichnet, im zusammengebauten Zustand befindet sich das Einsatzelement 3 im Inneren des Mantelelements 2. In dieser Darstellung ist das Mantelelement 2 als transparentes Bauteil dargestellt, sodass sämtliche im Mantelelement 2 befindliche Mantelelementkanäle sichtbar sind. Der Wärmetauscher 1 zum statischen Mischen und Wärmeaustausch gemäss Fig. 1a enthält somit ein Mantelelement 2 und ein Einsatzelement 3, wobei das Einsatzelement 3 im Einbauzustand im Inneren des Mantelelements 2 angeordnet ist. Das Mantelelement 2 ist als Hohlkörper ausgestaltet. Das Einsatzelement 3 ist im Mantelelement, das heisst, im Hohlkörper aufgenommen. Das Mantelelement 2 weist eine Längsachse 4 auf, die sich im Wesentlichen in Hauptströmungsrichtung des Fluids erstreckt, welches das Mantelelement 2 im Betriebszustand durchströmt. Eine mögliche Fliessrichtung des Fluids ist durch Pfeile dargestellt, die in Richtung der Längsachse 4 verlaufen. Die Längsachse 4 verläuft durch den Mittelpunkt des Öffnungsquerschnitts des Mantelelements. Gemäss der vorliegenden Darstellung weist das Mantelelement 2 einen rechteckigen Öffnungsquerschnitt auf. Die Längsachse 4 verläuft somit durch den Schnittpunkt der Diagonalen des Rechtecks. Fig. 1a shows a view of a heat exchanger 1 according to a first embodiment of the invention. The heat exchanger according to 1 comprises a jacket element 2 and an insert element 3. The insert element 3 and the jacket element 2 are drawn separately from one another; in the assembled state, the insert element 3 is located inside the jacket element 2. In this illustration, the jacket element 2 is shown as a transparent component, so that all of the Shell element 2 located shell element channels are visible. The heat exchanger 1 for static mixing and heat exchange according to Fig. 1a thus 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 installed state. The jacket element 2 is designed as a hollow body. The insert element 3 is accommodated in the casing element, that is to say in the hollow body. The jacket element 2 has a longitudinal axis 4 which extends essentially in the main flow direction of the fluid which flows through the jacket element 2 in the operating state. A possible direction of flow of the fluid is represented by arrows running in the direction of the longitudinal axis 4 . The longitudinal axis 4 runs through the center point of the opening cross section of the casing element. According to the present illustration, the casing element 2 has a rectangular opening cross section. The longitudinal axis 4 thus runs through the intersection of the diagonals of the rectangle.

Das Einsatzelement 3 enthält eine Mehrzahl von Stegelementen 9, 10. Gemäss des vorliegenden Ausführungsbeispiels weisen die Stegelemente 9 und die Stegelemente 10 einen unterschiedlichen Neigungswinkel in Bezug auf die Längsachse 4 auf. Gemäss des vorliegenden Ausführungsbeispiels sind eine Mehrzahl von Stegelementen 9 in Strömungsrichtung des Fluids hintereinanderliegend angeordnet und bilden eine erste Stegelementreihe 41 aus. Eine Mehrzahl von Stegelementen 10 sind in Strömungsrichtung des Fluids hintereinanderliegend angeordnet und bilden eine zweite Stegelementreihe 42 aus. Der Einfachheit halber bezeichnen die Bezugszeichen 9, 10 nur je eines der Stegelemente der entsprechenden ersten oder zweiten Stegelementreihe 41, 42. Ein Einsatzelement 3 kann eine Mehrzahl von ersten und/oder zweiten Stegelementreihen 41, 42 umfassen. Das dargestellte Einsatzelement 3 enthält zwei erste Stegelementreihen 41, 43 sowie zwei zweite Stegelementreihen 42, 44. Gemäss eines nicht dargestellten Ausführungsbeispiels kann je eine einzige erste und zweite Stegelementreihe vorgesehen sein. Die Anzahl der ersten und zweiten Stegelementreihen kann auch grösser als eins oder zwei sein. Gemäss des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist die erste Stegelementreihe 41 neben der zweiten Stegelementreihe 42 angeordnet. Die erste Stegelementreihe 43 ist neben der zweiten Stegelementreihe 44 angeordnet. Die Ausrichtung der Stegelemente 9 jeder ersten Stegelementreihe 41, 43 ändert sich somit in Bezug auf die Ausrichtung der Stegelemente 10 der jeweils benachbarten zweiten Stegelementreihe 42, 44.The insert element 3 contains a plurality of bar elements 9, 10. According to the present exemplary embodiment, the bar elements 9 and the bar elements 10 have a different angle of inclination in relation to the longitudinal axis 4. According to the present exemplary embodiment, a plurality of bar elements 9 are arranged one behind the other in the direction of flow of the fluid and form a first row of bar elements 41 . A plurality of bar elements 10 are arranged one behind the other in the direction of flow of the fluid and form a second row of bar elements 42 . For the sake of simplicity, reference numerals 9, 10 designate only one each of the web elements of the corresponding first or second web element row 41, 42. An insert element 3 can comprise a plurality of first and/or second web element rows 41,42. The insert element 3 shown contains two first rows of bar elements 41, 43 and two second rows of bar elements 42, 44. According to an exemplary embodiment that is not shown, a single first and second row of bar elements can be provided. The number of first and second rows of web elements can also be greater than one or two. According to the present exemplary embodiment, the first row of bar elements 41 is arranged next to the second row of bar elements 42 . The first bar element row 43 is arranged next to the second bar element row 44 . The alignment of the bar elements 9 of each first row of bar elements 41, 43 thus changes in relation to the orientation of the bar elements 10 of the respectively adjacent second row of bar elements 42, 44.

Jedes der Stegelemente 9 weist ein erstes Ende 13 und ein zweites Ende 14 auf, wobei das erste Ende 13 und das zweite Ende 14 des Stegelements 9 mit dem Mantelelement 2 an unterschiedlichen Orten verbunden sind. Das Stegelement 9 enthält einen Stegelementkanal 11. Der Stegelementkanal 11 ist in der vorliegenden Darstellung nur teilweise dargestellt. Jedes der Stegelemente 10 weist ein erstes Ende 15 und ein zweites Ende 16 auf, wobei das erste Ende 15 und das zweite Ende 16 des Stegelements 10 mit dem Mantelelement 2 an unterschiedlichen Orten verbunden sind. Das Stegelement 10 enthält einen Stegelementkanal 12. Der Stegelementkanal 12 ist in der vorliegenden Darstellung nur teilweise dargestellt. Derartige Stegelementkanäle 11,12 sind bereits aus der EP 2851118 A1 sowie der EP 3489603 A1 oder der unveröffentlichten EP 20207057.9 bekannt. Die in diesen Dokumenten offenbarten Stege sind als beispielhaft für eine Vielzahl weiterer möglicher Stegformen anzusehen. Das erfindungsgemässe Mantelelement kann für eine beliebige Anzahl, Anordnung oder Form der Stegelemente zum Einsatz kommen. Der Stegelementkanal 11 erstreckt sich vom ersten Ende 13 des Stegelements 9 zum zweiten Ende 14 des Stegelements 9. Der Stegelementkanal 12 erstreckt sich vom ersten Ende 15 des Stegelements 10 zum zweiten Ende 16 des Stegelements 10. Die Stegelemente 9 können kreuzweise zu den Stegelementen 10 angeordnet sein. Die Stegelemente 9 können einen ersten Neigungswinkel in Bezug auf die Längsachse 4 aufweisen. Die Stegelemente 10 können einen zweiten Neigungswinkel in Bezug auf die Längsachse 4 aufweisen.Each of the web elements 9 has a first end 13 and a second end 14, the first end 13 and the second end 14 of the web element 9 being connected to the casing element 2 at different locations. The bar element 9 contains a bar element channel 11. The bar element channel 11 is only partially shown in the present illustration. Each of the web members 10 has a first end 15 and a second end 16, the first end 15 and the second end 16 of the web member 10 being connected to the shell member 2 at different locations. The bar element 10 contains a bar element channel 12. The bar element channel 12 is only partially shown in the present illustration. Such bar element channels 11,12 are already from EP 2851118 A1 as well as the EP 3489603 A1 or the unpublished EP20207057.9 known. The webs disclosed in these documents are to be regarded as examples of a large number of other possible web shapes. The casing element according to the invention can be used for any number, arrangement or shape of the web elements. The bar element channel 11 extends from the first end 13 of the bar element 9 to the second end 14 of the bar element 9. The bar element channel 12 extends from the first end 15 of the bar element 10 to the second end 16 of the bar element 10. The bar elements 9 can be arranged crosswise to the bar elements 10 be. The web elements 9 can have a first angle of inclination in relation to the longitudinal axis 4 . The web elements 10 can have a second angle of inclination in relation to the longitudinal axis 4 .

Das Mantelelement 2 enthält mindestens einen Zulauf 6 sowie einen Ablauf 7 für ein Wärmeträgerfluid, welches den Wärmetauscher im Betriebszustand durchströmt. Das Mantelelement 2 ist zumindest teilweise als Hohlkörper, beispielsweise als Doppelmantel, ausgebildet. Im Innenraum des Mantelelements 2 befindet sich eine Mehrzahl von Kammern 20. Diese Kammern 20 werden im Betriebszustand vom Wärmeträgerfluid durchströmt. Der Strömungsverlauf des Wärmeträgerfluids durch das Mantelelement 2 sowie das Einsatzelement 3 innerhalb der Stegelementkanäle 11, 12 ist in der vorliegenden Darstellung durch strichpunktierte Linien mit je zwei Punkten zwischen zwei benachbarten Strichen dargestellt sowie durch strichlierte Linien dargestellt. Der Doppelmantel kann durch eine äussere Hülle und eine innere Hülle gebildet werden. Die Kammern 20 können durch Trennwände, welche sich zwischen der äusseren Hülle und der inneren Hülle erstrecken, ausgebildet sein. Die Kammern 20 können auch als Ausnehmungen im Mantelelement 2 ausgebildet sein. Alternativ oder in Kombination mit den vorgenannten Ausführungsbeispielen können die Kammern 20 als Aufbauten des Mantelelements 2 ausgebildet sein.The jacket element 2 contains at least one inlet 6 and one outlet 7 for a heat transfer fluid which flows through the heat exchanger in the operating state. The jacket element 2 is at least partially designed as a hollow body, for example as a double jacket. A plurality of chambers 20 are located in the interior of the jacket element 2. These chambers 20 are flowed through by the heat transfer fluid in the operating state. The course of flow of the heat transfer fluid through the jacket element 2 and the insert element 3 within the web element channels 11, 12 is shown in the present illustration by dash-dotted lines with two dots between two adjacent dashes and represented by dashed lines. The double jacket can be formed by an outer shell and an inner shell. The chambers 20 may be formed by partitions extending between the outer shell and the inner shell. The chambers 20 can also be designed as recesses in the casing element 2 . Alternatively or in combination with the above In the exemplary embodiments, the chambers 20 can be designed as superstructures of the jacket element 2 .

Zumindest eine der Kammern 20 kann als Verteilungskammer 21 zur Verteilung des Wärmeträgerfluids ausgebildet sein. Zumindest eine der Kammern 20 kann als Sammelkammer 22 zum Austrag des Wärmeträgerfluids ausgebildet sein. Die Verteilungskammer 21 ist mit einem Zulauf 6 und die Sammelkammer 22 mit einem Ablauf 7 verbindbar. Gemäss des vorliegenden Ausführungsbeispiels mündet der Zulauf 6 in die Verteilungskammer 21. Der Zulauf 6 enthält ein Rohrelement, enthaltend einen Eintrittskanal für das Wärmeträgerfluid. Gemäss des vorliegenden Ausführungsbeispiels verlässt das Wärmeträgerfluid den Wärmetauscher 1 über den Ablauf 7, der an die Sammelkammer 22 anschliesst. Der Ablauf 7 enthält ein Rohrelement, enthaltend einen Austrittskanal für das Wärmeträgerfluid.At least one of the chambers 20 can be designed as a distribution chamber 21 for the distribution of the heat transfer fluid. At least one of the chambers 20 can be designed as a collection chamber 22 for discharging the heat transfer fluid. The distribution chamber 21 can be connected to an inlet 6 and the collection chamber 22 to an outlet 7 . According to the present exemplary embodiment, the inlet 6 opens into the distribution chamber 21. The inlet 6 contains a tubular element containing an inlet channel for the heat transfer fluid. According to the present exemplary embodiment, the heat transfer fluid leaves the heat exchanger 1 via the outlet 7 which is connected to the collecting chamber 22 . The outlet 7 contains a tubular element containing an outlet channel for the heat transfer fluid.

Gemäss Fig. 1a erstreckt sich die Kammer 20 von der Eintrittsöffnung 5 bis zur Austrittsöffnung 8 für das Wärmeträgerfluid, welches im Betriebszustand das Mantelelement 2 durchströmt. Eine Mehrzahl derartiger Kammern 20 erstreckt sich gemäss dieses Ausführungsbeispiels in einer Reihe über zumindest einen Teil der Länge des Mantelelements 2. Die äussersten Kammern 20 werden durch die Verteilungskammer 21 und die Sammelkammer 22 ausgebildet. Die Kammern 20 sind gemäss dieses Ausführungsbeispiels auf der Grundfläche und der Deckfläche des Mantelelements 2 angeordnet. Zwischen benachbarten Kammern 20 befindet sich eine Trennwand 30, sodass das Wärmeträgerfluid nicht in benachbarte Kammern strömen kann. Die Kammern 20 enthalten mindestens eine Eintrittsöffnung 5 und eine Austrittsöffnung 8 für das Wärmeträgerfluid, welches im Betriebszustand das Mantelelement 2 durchströmt.According to Fig. 1a the chamber 20 extends from the inlet opening 5 to the outlet opening 8 for the heat transfer fluid, which flows through the jacket element 2 in the operating state. According to this exemplary embodiment, a plurality of such chambers 20 extends in a row over at least part of the length of the jacket element 2 . The outermost chambers 20 are formed by the distribution chamber 21 and the collection chamber 22 . According to this exemplary embodiment, the chambers 20 are arranged on the base area and the top area of the casing element 2 . There is a partition wall 30 between adjacent chambers 20 so that the heat transfer fluid cannot flow into adjacent chambers. The chambers 20 contain at least one inlet opening 5 and one outlet opening 8 for the heat transfer fluid, which flows through the jacket element 2 in the operating state.

Gemäss dieses Ausführungsbeispiels strömt das Wärmeträgerfluid in der Stegelementreihe 42 und in der Stegelementreihe 44 zuerst im Kreuz-Gegenstrom und anschliessend im Kreuz-Gleichstrom zum Fluid. Das Wärmeträgerfluid strömt in der Stegelementreihe 41 und in der Stegelementreihe 43 zuerst im Kreuz-Gleichstrom und anschliessend im Kreuz-Gegenstrom zum Fluid. Gemäss eines nicht dargestellten Ausführungsbeispiels ist die Strömungsrichtung des Wärmeträgerfluids umgekehrt, d.h. die Positionen des Zulaufs 6 und des Ablaufs 7 sind vertauscht. Gemäss eines nicht dargestellten Ausführungsbeispiels ist die Fliessrichtung des Fluids umkehrt, das heisst die Strömungsrichtung des Fluids erfolgt entgegengesetzt zur Pfeilrichtung.According to this exemplary embodiment, the heat transfer fluid flows in the bar element row 42 and in the bar element row 44 first in a cross-countercurrent flow and then in a cross-cocurrent flow to the fluid. The heat transfer fluid flows in the bar element row 41 and in the bar element row 43 first in a cross-cocurrent and then in a cross-countercurrent to the fluid. According to an exemplary embodiment that is not shown, the direction of flow of the heat transfer fluid is reversed, ie the positions of the inlet 6 and the outlet 7 are reversed. According to an exemplary embodiment that is not shown, the direction of flow of the fluid is reversed, ie the direction of flow of the fluid is opposite to the direction of the arrow.

Fig. 1b zeigt eine Variante des Wärmetauschers gemäss Fig. 1a in einer Schnittdarstellung. Gemäss Fig. 1b sind nur eine erste Stegelementreihe 41 und eine zweite Stegelementreihe 42 gezeigt, welche das Einsatzelement 3 ausbilden. Die erste Stegelementreihe 41 enthält zwei Stegelemente 9, von denen jeweils nur eines mit Bezugszeichen versehen ist. Die zweite Stegelementreihe 42 enthält zwei Stegelemente 10, von denen jeweils nur eines mit Bezugszeichen versehen ist. Jedes der Stegelemente 9 enthält einen Stegelementkanal 11, der sich von einem ersten Ende 13 zu einem zweiten Ende 14 des entsprechenden Stegelements 9 erstreckt. Jedes der Stegelemente 10 enthält einen Stegelementkanal 12, der sich von einem ersten Ende 15 zu einem zweiten Ende 16 des entsprechenden Stegelements 10 erstreckt. Fig. 1b shows a variant of the heat exchanger according to Fig. 1a in a sectional view. According to Fig. 1b only a first row of web elements 41 and a second row of web elements 42 are shown, which form the insert element 3 . The first row of web elements 41 contains two web elements 9, only one of which is provided with a reference number. The second row of web elements 42 contains two web elements 10, only one of which is provided with a reference number. Each of the web members 9 includes a web member channel 11 extending from a first end 13 to a second end 14 of the corresponding web member 9 . Each of the web members 10 includes a web member channel 12 extending from a first end 15 to a second end 16 of the corresponding web member 10 .

Das Mantelelement 2 enthält eine Mehrzahl von Kammern 20, von denen ebenfalls nur eine einzige Kammer 20 mit einem Bezugszeichen versehen ist. Eine dieser Kammern 20 ist in der Schnittdarstellung aufgeschnitten dargestellt. Über die Kammer 20 sind zwei Stegelementkanäle 11 von zwei benachbarten Stegelementen 9 der ersten Stegelementreihe 41 miteinander verbunden. Eine weitere Kammer 20 ist hinter der im Schnitt gezeichneten Kammer 20 dargestellt. Über die weitere Kammer 20 sind zwei Stegelementkanäle 12 von zwei benachbarten Stegelementen 10 der zweiten Stegelementreihe 42 miteinander verbunden. Zudem ist in Fig. 1b ein Zulauf 6 und ein Ablauf 7 für ein Wärmeträgerfluid 17 gezeigt. Die Fliessrichtung des Wärmeträgerfluids 17 durch die Kammern 20 und die Stegelementkanäle 11, 12 der Stegelemente 9, 10 ist in Fig. 1b durch Pfeile gekennzeichnet. Die Fliessrichtung eines Fluids 18, welches im vom Mantelelement 2 ausgebildeten Fluidkanal strömt, ist ebenfalls mit Pfeilen gekennzeichnet.The casing element 2 contains a plurality of chambers 20, of which only a single chamber 20 is also provided with a reference number. One of these chambers 20 is shown cut open in the sectional view. Two bar element channels 11 of two adjacent bar elements 9 of the first bar element row 41 are connected to one another via the chamber 20 . Another chamber 20 is shown behind the chamber 20 shown in section. Two bar element channels 12 of two adjacent bar elements 10 of the second bar element row 42 are connected to one another via the further chamber 20 . In addition, Fig. 1b an inlet 6 and an outlet 7 for a heat transfer fluid 17 are shown. The flow direction of the heat transfer fluid 17 through the chambers 20 and the web element channels 11, 12 of the web elements 9, 10 is in Fig. 1b marked by arrows. The direction of flow of a fluid 18, which flows in the fluid channel formed by the casing element 2, is also marked with arrows.

Zudem sind eine Verteilungskammer 21 und eine Sammelkammer 22 gezeigt. In der Verteilungskammer 21, welche teilweise geschnitten dargestellt ist, wird das durch den Zulauf 6 zugeführte Wärmeträgerfluid 17 in die Stegelementkanäle 11 der Stegelemente 9 einer ersten Stegelementschar sowie in die Stegelementkanäle 12 der Stegelemente 10 einer zweiten Stegelementschar eingeleitet. Der Stegelementkanal 11 mündet in die Kammer 20. Das Wärmeträgerfluid 17 durchströmt die Kammer 20 und wird in den Stegelementkanal 11 des Stegelements 9 einer zur ersten Stegelementschar parallelen weiteren Stegelementschar eingeleitet.A distribution chamber 21 and a collection chamber 22 are also shown. In the distribution chamber 21, which is shown partially in section, the heat transfer fluid 17 supplied through the inlet 6 is introduced into the bar element channels 11 of the bar elements 9 of a first bar element set and into the bar element channels 12 of the bar elements 10 of a second bar element set. The web element channel 11 opens into the chamber 20. The heat transfer fluid 17 flows through the chamber 20 and is introduced into the web element channel 11 of the web element 9 of a further web element group parallel to the first web element group.

Gemäss Fig. 1b sind eine erste und eine zweite Stegelementschar vorgesehen. Die erste Stegelementschar enthält die Stegelemente 9 der ersten Stegelementreihe 41, deren Mittenachsen jeweils eine gemeinsame erste Stegelementebene aufspannen. Die zweite Stegelementschar enthält die Stegelemente der zweiten Stegelementreihen, deren Mittenachsen eine gemeinsame zweite Stegelementebene aufspannen. Eine der ersten Stegelementebenen ist in Fig. 1b dargestellt. Die erste Stegelementebene enthält die Stegelementmittenachse 23 des ersten Stegelementkanals 11 des Stegelements 9. Die erste Stegelementebene ist insbesondere in einem ersten Scharwinkel 25 von -30 Grad bis -75 Grad zur Längsachse 4 angeordnet. Die Stegelemente der ersten Stegelementschar sind zueinander parallel ausgerichtet, das heisst die Stegelemente der ersten Stegelementschar weisen zueinander die gleiche Ausrichtung auf.According to Fig. 1b a first and a second set of web elements are provided. The first set of web elements contains the web elements 9 of the first row of web elements 41, the center axes of which each span a common first web element plane. The second Bar elements group contains the bar elements of the second bar element rows, whose center axes span a common second bar element plane. One of the first bar element levels is in Fig. 1b shown. The first web element level contains the web element central axis 23 of the first web element channel 11 of the web element 9 . The web elements of the first set of web elements are aligned parallel to one another, that is to say the web elements of the first set of web elements have the same alignment to one another.

Eine der zweiten Stegelementebenen ist in Fig. 1b dargestellt. Die zweite Stegelementebene enthält die Stegelementmittenachse 24 des zweiten Stegelementkanals 12 des Stegelements 10. Die zweite Stegelementebene ist insbesondere in einem zweiten Scharwinkel 26 von 30 Grad bis 75 Grad zur Längsachse 4 angeordnet. Die Stegelemente der zweiten Stegelementschar sind zueinander parallel ausgerichtet, das heisst die Stegelemente der zweiten Stegelementschar weisen zueinander die gleiche Ausrichtung auf.One of the second bar element levels is in Fig. 1b shown. The second web element plane contains the web element central axis 24 of the second web element channel 12 of the web element 10. The second web element plane is arranged in particular at a second share angle 26 of 30 degrees to 75 degrees to the longitudinal axis 4. The web elements of the second set of web elements are aligned parallel to one another, that is to say the web elements of the second set of web elements have the same alignment to one another.

Die Ausrichtung der Stegelemente der ersten Stegelementschar unterscheidet sich von der Ausrichtung der Stegelemente der zweiten Stegelementschar. In Fig. 1b sind je zwei erste Stegelementscharen und je zwei zweite Stegelementscharen dargestellt. Selbstverständlich kann eine beliebige Anzahl erster Stegelementscharen und zweiter Stegelementscharen vorgesehen sein. Jede der ersten und zweiten Stegelementscharen kann eine unterschiedliche Anzahl Stegelemente enthalten. Die Anzahl der Stegelemente jeder Stegelementschar kann insbesondere mindestens zwei betragen. Selbstverständlich können mehr als zwei Stegelementscharen vorgesehen sein, wobei die Stegelemente jeder der Stegelementscharen untereinander gleiche Ausrichtung aufweisen, aber zu den Stegelementen jeder anderen Stegelementschar eine unterschiedliche Ausrichtung aufweisen. Beispielsweise können die Stegelemente von drei Stegelementscharen gemäss der Fig. 10 der EP 1 123 730 A2 ausgerichtet sein.The alignment of the web elements of the first set of web elements differs from the alignment of the web elements of the second set of web elements. In Fig. 1b two first rows of web elements and two second rows of web elements are shown. Of course, any number of first sets of web elements and second sets of web elements can be provided. Each of the first and second families of web elements may contain a different number of web elements. The number of bar elements of each group of bar elements can in particular be at least two. Of course, more than two sets of web elements can be provided, with the web elements of each of the sets of web elements having the same orientation as one another, but having a different orientation to the web elements of each other set of web elements. For example, the web elements of three web element crowds according to FIG. 10 of EP 1 123 730 A2 be aligned.

Gemäss der in den Fig. 1a, Fig. 2 und Fig. 3 dargestellten exemplarischen Ausführungsbeispiele sind je acht erste Stegelementscharen und je acht zweite Stegelementscharen gezeigt.According to the Fig. 1a , 2 and 3 In the exemplary embodiments shown, eight first rows of web elements and eight second rows of web elements are shown.

Fig. 2 zeigt eine Ansicht eines Wärmetauschers 100 nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Wärmetauscher 100 gemäss Fig. 2 umfasst ein Mantelelement 102 und ein Einsatzelement 103. Das Einsatzelement 103 und das Mantelelement 102 sind getrennt voneinander gezeichnet, im zusammengebauten Zustand befindet sich das Einsatzelement 103 im Inneren des Mantelelements 102. In der Darstellung gemäss Fig. 2 ist das Mantelelement 102 als transparentes Bauteil dargestellt, sodass sämtliche im Mantelelement 102 befindliche Mantelelementkanäle sichtbar sind. Der Wärmetauscher 100 zum statischen Mischen und Wärmeaustausch gemäss Fig. 2 enthält somit ein Mantelelement 102 und ein Einsatzelement 103, wobei das Einsatzelement 103 im Einbauzustand im Inneren des Mantelelements 102 angeordnet ist. Das Mantelelement 102 ist teilweise als Hohlkörper ausgestaltet. Das Einsatzelement 103 ist im Mantelelement aufgenommen, das heisst in dem vom Mantelelement 102 ausgebildeten Hohlkörper. Das Mantelelement 102 weist eine Längsachse 104 auf, die sich im Wesentlichen in Hauptströmungsrichtung des Fluids erstreckt, welches das Mantelelement 102 im Betriebszustand durchströmt. Eine mögliche Fliessrichtung des Fluids ist durch Pfeile dargestellt, die in Richtung der Längsachse 104 verlaufen. Die Längsachse 104 verläuft durch den Mittelpunkt des Öffnungsquerschnitts des Mantelelements. Gemäss der vorliegenden Darstellung weist das Mantelelement 102 einen rechteckigen Öffnungsquerschnitt auf. Die Längsachse 104 verläuft somit durch den Schnittpunkt der Diagonalen des Rechtecks. 2 shows a view of a heat exchanger 100 according to a second embodiment of the invention. The heat exchanger 100 according to 2 comprises a jacket element 102 and an insert element 103. The insert element 103 and the jacket element 102 are drawn separately from one another; the insert element is in the assembled state 103 inside the casing element 102. In the representation according to 2 the cladding element 102 is shown as a transparent component, so that all cladding element channels located in the cladding element 102 are visible. The heat exchanger 100 for static mixing and heat exchange according to 2 thus contains a jacket element 102 and an insert element 103, wherein the insert element 103 is arranged in the installed state inside the jacket element 102. The jacket element 102 is partially designed as a hollow body. The insert element 103 is accommodated in the casing element, ie in the hollow body formed by the casing element 102 . The jacket element 102 has a longitudinal axis 104 which extends essentially in the main flow direction of the fluid which flows through the jacket element 102 in the operating state. A possible direction of flow of the fluid is represented by arrows running in the direction of the longitudinal axis 104 . The longitudinal axis 104 runs through the center point of the opening cross-section of the casing element. According to the present illustration, the casing element 102 has a rectangular opening cross section. The longitudinal axis 104 thus runs through the intersection of the diagonals of the rectangle.

Das Einsatzelement 103 enthält gemäss des vorliegenden Ausführungsbeispiels eine Mehrzahl von Stegelementen 109, 110. Die Stegelemente 109 und die Stegelemente 110 weisen einen unterschiedlichen Neigungswinkel in Bezug auf die Längsachse 104 auf. Eine Mehrzahl von Stegelementen 109 ist in Strömungsrichtung des Fluids hintereinanderliegend angeordnet und bildet eine erste Stegelementreihe 141 aus. Eine Mehrzahl von Stegelementen 110 ist in Strömungsrichtung des Fluids hintereinanderliegend angeordnet und bildet eine zweite Stegelementreihe 142 aus. Der Einfachheit halber bezeichnen die Bezugszeichen 109, 110 nur je eines der Stegelemente der entsprechenden ersten oder zweiten Stegelementreihe 141, 142. Ein Einsatzelement 103 kann eine Mehrzahl von ersten und/oder zweiten Stegelementreihen 141, 142 umfassen. Das dargestellte Einsatzelement 103 enthält zwei erste Stegelementreihen 141, 143 sowie zwei zweite Stegelementreihen 142, 144. Gemäss eines nicht dargestellten Ausführungsbeispiels kann je eine einzige erste und zweite Stegelementreihe vorgesehen sein. Die Anzahl der ersten und zweiten Stegelementreihen kann auch grösser als eins oder zwei sein. Gemäss des vorliegenden Ausführungsbeispiels sind die ersten Stegelementreihen 141, 143 nebeneinanderliegend angeordnet. Die zweiten Stegelementreihen 142, 144 sind ebenfalls nebeneinanderliegend angeordnet.According to the present exemplary embodiment, the insert element 103 contains a plurality of bar elements 109, 110. The bar elements 109 and the bar elements 110 have a different angle of inclination in relation to the longitudinal axis 104. A plurality of bar elements 109 are arranged one behind the other in the direction of flow of the fluid and form a first row of bar elements 141 . A plurality of bar elements 110 are arranged one behind the other in the direction of flow of the fluid and form a second row of bar elements 142 . For the sake of simplicity, reference numerals 109, 110 designate only one each of the web elements of the corresponding first or second web element row 141,142. The insert element 103 shown contains two first rows of bar elements 141, 143 and two second rows of bar elements 142, 144. According to an exemplary embodiment that is not shown, a single first and second row of bar elements can be provided. The number of first and second rows of web elements can also be greater than one or two. According to the present exemplary embodiment, the first rows of web elements 141, 143 are arranged next to one another. The second rows of web elements 142, 144 are also arranged side by side.

Jedes der Stegelemente 109 weist ein erstes Ende 113 und ein zweites Ende 114 auf, wobei das erste Ende 113 und das zweite Ende 114 des Stegelements 109 mit dem Mantelelement 102 an unterschiedlichen Orten verbunden sind. Das Stegelement 109 enthält einen Stegelementkanal 111. Jedes der Stegelemente 110 weist ein erstes Ende 115 und ein zweites Ende 116 auf, wobei das erste Ende 115 und das zweite Ende 116 des Stegelements 110 mit dem Mantelelement 102 an unterschiedlichen Orten verbunden sind. Das Stegelement 110 enthält einen Stegelementkanal 112. Die Stegelementkanäle 111, 112 sind in der vorliegenden Darstellung nur teilweise dargestellt. Derartige Stegelementkanäle sind bereits aus der EP 2851118 A1 sowie der EP 3489603 A1 oder der unveröffentlichten EP 20207057.9 bekannt. Die in diesen Dokumenten offenbarten Stegelemente sind als beispielhaft für eine Vielzahl weiterer möglicher Stegformen anzusehen. Das erfindungsgemässe Mantelelement 102 kann für eine beliebige Anzahl, Anordnung oder Form der Stegelemente zum Einsatz kommen. Der Stegelementkanal 111 erstreckt sich vom ersten Ende 113 des Stegelements 109 zum zweiten Ende 114 des Stegelements 109. Der Stegelementkanal 112 erstreckt sich vom ersten Ende 115 des Stegelements 110 zum zweiten Ende 116 des Stegelements 110.Die Stegelemente 109 können kreuzweise zu den Stegelementen 110 angeordnet sein. Die Stegelemente 109 können einen ersten Neigungswinkel in Bezug auf die Längsachse 104 aufweisen. Die Stegelemente 110 können einen zweiten Neigungswinkel in Bezug auf die Längsachse 104 aufweisen.Each of the web elements 109 has a first end 113 and a second end 114, the first end 113 and the second end 114 of the web element 109 being connected to the casing element 102 are connected at different locations. The web member 109 includes a web member channel 111. Each of the web members 110 has a first end 115 and a second end 116, with the first end 115 and second end 116 of the web member 110 being connected to the shell member 102 at different locations. The bar element 110 contains a bar element channel 112. The bar element channels 111, 112 are only partially shown in the present illustration. Such web element channels are already from EP 2851118 A1 as well as the EP 3489603 A1 or the unpublished EP20207057.9 known. The bar elements disclosed in these documents are to be regarded as examples of a large number of other possible bar shapes. The jacket element 102 according to the invention can be used for any number, arrangement or shape of the web elements. The bar element channel 111 extends from the first end 113 of the bar element 109 to the second end 114 of the bar element 109. The bar element channel 112 extends from the first end 115 of the bar element 110 to the second end 116 of the bar element 110. The bar elements 109 can be arranged crosswise to the bar elements 110 be. The web elements 109 can have a first angle of inclination in relation to the longitudinal axis 104 . The web elements 110 can have a second angle of inclination with respect to the longitudinal axis 104 .

Das Mantelelement 102 enthält mindestens einen Zulauf 106 sowie einen Ablauf 107 für ein Wärmeträgerfluid, welches den Wärmetauscher im Betriebszustand durchströmt. Das Mantelelement 102 ist zumindest teilweise als Hohlkörper, beispielsweise als Doppelmantel, ausgebildet. Im Innenraum des Mantelelements 102 befindet sich eine Mehrzahl von Kammern 120. Diese Kammern 120 werden im Betriebszustand vom Wärmeträgerfluid durchströmt. Der Strömungsverlauf des Wärmeträgerfluids durch das Mantelelement 102 sowie das Einsatzelement 103 innerhalb der Stegelementkanäle 111, 112 ist in der vorliegenden Darstellung durch strichpunktierte Linien mit je zwei Punkten zwischen zwei benachbarten Strichen dargestellt sowie durch strichlierte Linien dargestellt. In Fig. 2 wurde hierbei eine Explosionsdarstellung gewählt, um die Kammern 120 im Mantelelement zu zeigen. Das Mantelelement 102 kann als Doppelmantel ausgebildet sein. Der Doppelmantel kann durch eine äussere Hülle und eine innere Hülle gebildet werden. Die Kammern 120 können durch Trennwände, welche sich zwischen der äusseren Hülle und der inneren Hülle erstrecken, ausgebildet sein. Die Kammern 120 können auch als Ausnehmungen im Mantelelement 102 ausgebildet sein. Alternativ oder in Kombination mit den vorgenannten Ausführungsbeispielen können die Kammern 120 als Aufbauten des Mantelelements 102 ausgebildet sein.The jacket element 102 contains at least one inlet 106 and one outlet 107 for a heat transfer fluid which flows through the heat exchanger in the operating state. The jacket element 102 is at least partially designed as a hollow body, for example as a double jacket. A plurality of chambers 120 are located in the interior of the jacket element 102. These chambers 120 are traversed by the heat transfer fluid in the operating state. The course of flow of the heat transfer fluid through the jacket element 102 and the insert element 103 within the web element channels 111, 112 is shown in the present illustration by dash-dotted lines with two dots between two adjacent dashes and represented by dashed lines. In 2 an exploded view was chosen to show the chambers 120 in the shell element. The jacket element 102 can be designed as a double jacket. The double jacket can be formed by an outer shell and an inner shell. The chambers 120 may be formed by partitions extending between the outer shell and the inner shell. The chambers 120 can also be designed as recesses in the jacket element 102 . Alternatively or in combination with the aforementioned exemplary embodiments, the chambers 120 can be designed as structures of the jacket element 102 .

Zumindest eine der Kammern 120 kann als Verteilungskammer 121 zur Verteilung des Wärmeträgerfluids ausgebildet sein. Zumindest eine der Kammern 120 kann als Sammelkammer 122 zum Austrag des Wärmeträgerfluids ausgebildet sein. Die Verteilungskammer 121 ist mit einem Zulauf 106 und die Sammelkammer 122 mit einem Ablauf 107 verbindbar. Gemäss des vorliegenden Ausführungsbeispiels mündet der Zulauf 106 in die Verteilungskammer 121. Der Zulauf 106 enthält ein Rohrelement, enthaltend einen Eintrittskanal für das Wärmeträgerfluid. Gemäss des vorliegenden Ausführungsbeispiels verlässt das Wärmeträgerfluid den Wärmetauscher 100 über den Ablauf 107, der an die Sammelkammer 122 anschliesst. Der Ablauf 107 enthält ein Rohrelement, enthaltend einen Austrittskanal für das Wärmeträgerfluid.At least one of the chambers 120 can be designed as a distribution chamber 121 for distribution of the heat transfer fluid. At least one of the chambers 120 can be designed as a collection chamber 122 for discharging the heat transfer fluid. The distribution chamber 121 can be connected to an inlet 106 and the collection chamber 122 to an outlet 107 . According to the present exemplary embodiment, the inlet 106 opens into the distribution chamber 121. The inlet 106 contains a tubular element containing an inlet channel for the heat transfer fluid. According to the present exemplary embodiment, the heat transfer fluid leaves the heat exchanger 100 via the outlet 107, which is connected to the collection chamber 122. The outlet 107 contains a tubular element containing an outlet channel for the heat transfer fluid.

Gemäss Fig. 2 erstreckt sich die Kammer 120 von der Eintrittsöffnung 105 bis zur Austrittsöffnung 108 für das Wärmeträgerfluid, welches im Betriebszustand das Mantelelement 102 durchströmt. Eine Mehrzahl derartiger Kammern 120 erstreckt sich in einer Reihe über zumindest einen Teil der Länge des Mantelelements 102. Die äussersten Kammern 120 werden durch die Verteilungskammer 121 und die Sammelkammer 122 ausgebildet. Die Kammern 120 sind gemäss dieses Ausführungsbeispiels auf der Grundfläche und der Deckfläche des Mantelelements 102 angeordnet. Zwischen benachbarten Kammern 120 befindet sich eine Trennwand 130, sodass das Wärmeträgerfluid nicht in benachbarte Kammern strömen kann. Die Kammern 120 enthalten mindestens eine Eintrittsöffnung 105 und eine Austrittsöffnung 108 für das Wärmeträgerfluid, welches im Betriebszustand das Mantelelement 102 durchströmt.According to 2 the chamber 120 extends from the inlet opening 105 to the outlet opening 108 for the heat transfer fluid, which flows through the jacket element 102 in the operating state. A plurality of such chambers 120 extend in a row for at least part of the length of the shell member 102. The outermost chambers 120 are formed by the distribution chamber 121 and the collection chamber 122. According to this exemplary embodiment, the chambers 120 are arranged on the base area and the top area of the casing element 102 . There is a partition wall 130 between adjacent chambers 120 so that the heat transfer fluid cannot flow into adjacent chambers. The chambers 120 contain at least one inlet opening 105 and one outlet opening 108 for the heat transfer fluid, which flows through the jacket element 102 in the operating state.

In Fig. 2 sind auch zwei Kammern 120 dargestellt, die je zwei Eintrittsöffnungen 105 und je zwei Austrittsöffnungen 108 enthalten. Gemäss dieses Ausführungsbeispiels strömt das Wärmeträgerfluid im Kreuz-Gleichstrom zum Fluid. Das Fluid könnte auch im Kreuz-Gegenstrom zum Wärmeträgerfluid strömen, wie in Fig. 1 gezeigt. Gemäss dieses Ausführungsbeispiels strömt das Wärmeträgerfluid in der Stegelementreihe 142 und in der Stegelementreihe 144 zuerst im Kreuz-Gegenstrom und anschliessend im Kreuz-Gleichstrom zum Fluid. Das Wärmeträgerfluid strömt in der Stegelementreihe 141 und in der Stegelementreihe 143 zuerst im Kreuz-Gleichstrom und anschliessend im Kreuz-Gegenstrom zum Fluid. Gemäss eines nicht dargestellten Ausführungsbeispiels ist die Strömungsrichtung des Wärmeträgerfluids umgekehrt, d.h. die Positionen des Zulaufs und des Ablaufs sind vertauscht. Gemäss eines nicht dargestellten Ausführungsbeispiels ist die Fliessrichtung des Fluids umkehrt, das heisst die Strömungsrichtung des Fluids erfolgt entgegengesetzt zur Pfeilrichtung.In 2 two chambers 120 are also shown, each containing two inlet openings 105 and two outlet openings 108 . According to this exemplary embodiment, the heat transfer fluid flows in cross-current to the fluid. The fluid could also flow in cross-countercurrent to the heat transfer fluid, as in 1 shown. According to this exemplary embodiment, the heat transfer fluid in the bar element row 142 and in the bar element row 144 first flows in a cross-countercurrent and then in a cross-cocurrent to the fluid. The heat transfer fluid flows in the bar element row 141 and in the bar element row 143 first in a cross cocurrent and then in a cross countercurrent to the fluid. According to an exemplary embodiment that is not shown, the direction of flow of the heat transfer fluid is reversed, ie the positions of the inlet and outlet are reversed. According to an exemplary embodiment that is not shown, the direction of flow of the fluid is reversed, ie the direction of flow of the fluid is opposite to the direction of the arrow.

Fig. 3 zeigt eine Ansicht eines Wärmetauschers 200 nach einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Wärmetauscher 200 gemäss Fig. 3 umfasst ein Mantelelement 202 und ein Einsatzelement 203. Das Einsatzelement 203 und das Mantelelement 202 sind getrennt voneinander gezeichnet, im zusammengebauten Zustand befindet sich das Einsatzelement 203 im Inneren des Mantelelements 202. In dieser Darstellung ist das Mantelelement 202 als transparentes Bauteil dargestellt, sodass sämtliche im Mantelelement 202 befindliche Mantelelementkanäle sichtbar sind. Der Wärmetauscher 200 zum statischen Mischen und Wärmeaustausch gemäss Fig. 3 enthält somit ein Mantelelement 202 und ein Einsatzelement 203, wobei das Einsatzelement 203 im Einbauzustand im Inneren des Mantelelements 202 angeordnet ist. Das Mantelelement 202 ist teilweise als Hohlkörper ausgestaltet. Das Einsatzelement 203 ist im Mantelelement, das heisst, im Hohlkörper aufgenommen. Das Mantelelement 202 weist eine Längsachse 204 auf, die sich im Wesentlichen in Hauptströmungsrichtung des Fluids erstreckt, welches das Mantelelement 202 im Betriebszustand durchströmt. Eine mögliche Fliessrichtung des Fluids ist durch Pfeile dargestellt, die in Richtung der Längsachse 204 verlaufen. Die Längsachse 204 verläuft durch den Mittelpunkt des Öffnungsquerschnitts des Mantelelements. Gemäss der vorliegenden Darstellung weist das Mantelelement 202 einen rechteckigen Öffnungsquerschnitt auf. Die Längsachse 204 verläuft somit durch den Schnittpunkt der Diagonalen des Rechtecks. 3 shows a view of a heat exchanger 200 according to a third embodiment of the invention. The heat exchanger 200 according to 3 comprises a jacket element 202 and an insert element 203. The insert element 203 and the jacket element 202 are drawn separately from one another; in the assembled state, the insert element 203 is located inside the jacket element 202. In this illustration, the jacket element 202 is shown as a transparent component, so that all of the Shell element 202 located shell element channels are visible. The heat exchanger 200 for static mixing and heat exchange according to 3 thus contains a casing element 202 and an insert element 203, the insert element 203 being arranged in the interior of the casing element 202 in the installed state. The jacket element 202 is partially designed as a hollow body. The insert element 203 is accommodated in the jacket element, that is to say in the hollow body. The jacket element 202 has a longitudinal axis 204 which extends essentially in the main flow direction of the fluid which flows through the jacket element 202 in the operating state. A possible direction of flow of the fluid is represented by arrows running in the direction of the longitudinal axis 204 . The longitudinal axis 204 runs through the center point of the opening cross-section of the casing element. According to the present illustration, the casing element 202 has a rectangular opening cross section. The longitudinal axis 204 thus runs through the intersection of the diagonals of the rectangle.

Das Einsatzelement 203 enthält gemäss des vorliegenden Ausführungsbeispiels eine Mehrzahl von Stegelementen 209, 210. Die Stegelemente 209 und die Stegelemente 210 weisen einen unterschiedlichen Neigungswinkel in Bezug auf die Längsachse 204 auf. Eine Mehrzahl von Stegelementen 209 ist in Strömungsrichtung des Fluids hintereinanderliegend angeordnet und bildet eine erste Stegelementreihe 241 aus. Eine Mehrzahl von Stegelementen 210 ist in Strömungsrichtung des Fluids hintereinanderliegend angeordnet und bildet eine zweite Stegelementreihe 242 aus. Der Einfachheit halber bezeichnen die Bezugszeichen 209, 210 nur je eines der Stegelemente der entsprechenden ersten oder zweiten Stegelementreihe 241, 242. Das Einsatzelement 203 kann eine Mehrzahl von ersten und/oder zweiten Stegelementreihen 241, 242 umfassen. Das dargestellte Einsatzelement 203 enthält zwei erste Stegelementreihen 241, 243 sowie zwei zweite Stegelementreihen 242, 244. Gemäss eines nicht dargestellten Ausführungsbeispiels kann je eine einzige erste und zweite Stegelementreihe vorgesehen sein. Die Anzahl der ersten und zweiten Stegelementreihen kann auch grösser als eins oder zwei sein. Gemäss des vorliegenden Ausführungsbeispiels sind die ersten Stegelementreihen 241, 243 nebeneinanderliegend angeordnet. Die zweiten Stegelementreihen 242, 244 sind ebenfalls nebeneinanderliegend angeordnet.According to the present exemplary embodiment, the insert element 203 contains a plurality of bar elements 209, 210. The bar elements 209 and the bar elements 210 have a different angle of inclination in relation to the longitudinal axis 204. A plurality of bar elements 209 are arranged one behind the other in the direction of flow of the fluid and form a first row of bar elements 241 . A plurality of bar elements 210 are arranged one behind the other in the direction of flow of the fluid and form a second row of bar elements 242 . For the sake of simplicity, reference numerals 209, 210 designate only one each of the web elements of the corresponding first or second web element row 241, 242. The insert element 203 can comprise a plurality of first and/or second web element rows 241, 242. The insert element 203 shown contains two first rows of bar elements 241, 243 and two second rows of bar elements 242, 244. According to an exemplary embodiment that is not shown, a single first and second row of bar elements can be provided. The number of first and second rows of web elements can also be greater than one or two. According to the present exemplary embodiment, the first rows of web elements 241, 243 are next to one another arranged. The second rows of web elements 242, 244 are also arranged side by side.

Jedes der Stegelemente 209 weist ein erstes Ende 213 und ein zweites Ende 214 auf, wobei das erste Ende 213 und das zweite Ende 214 des Stegelements 209 mit dem Mantelelement 202 an unterschiedlichen Orten verbunden sind. Das Stegelement 209 enthält einen Stegelementkanal 211. Vom Stegelementkanal 211 ist in der vorliegenden Darstellung nur dessen Eintrittsöffnung dargestellt. Jedes der Stegelemente 210 weist ein erstes Ende 215 und ein zweites Ende 216 auf, wobei das erste Ende 215 und das zweite Ende 216 des Stegelements 210 mit dem Mantelelement 202 an unterschiedlichen Orten verbunden sind. Das Stegelement 210 enthält einen Stegelementkanal 212. Vom Stegelementkanal 212 ist in der vorliegenden Darstellung nur dessen Austrittsöffnung dargestellt. Derartige Stegelementkanäle sind bereits aus der EP 2851118 A1 sowie der EP 3489603 A1 oder der unveröffentlichten EP 20207057.9 bekannt. Die in diesen Dokumenten offenbarten Stegelemente sind als beispielhaft für eine Vielzahl weiterer möglicher Stegformen anzusehen. Das erfindungsgemässe Mantelelement 202 kann für eine beliebige Anzahl, Anordnung oder Form der Stegelemente zum Einsatz kommen. Der Stegelementkanal 211 erstreckt sich vom ersten Ende 213 des Stegelements 209 zum zweiten Ende 214 des Stegelements 209. Der Stegelementkanal 212 erstreckt sich vom ersten Ende 215 des Stegelements 210 zum zweiten Ende 216 des Stegelements 210.Each of the web members 209 has a first end 213 and a second end 214, with the first end 213 and the second end 214 of the web member 209 being connected to the shell member 202 at different locations. The web element 209 contains a web element channel 211. Only the inlet opening of the web element channel 211 is shown in the present illustration. Each of the web members 210 has a first end 215 and a second end 216, with the first end 215 and the second end 216 of the web member 210 being connected to the shell member 202 at different locations. The bar element 210 contains a bar element channel 212. Only the outlet opening of the bar element channel 212 is shown in the present illustration. Such web element channels are already from EP 2851118 A1 as well as the EP 3489603 A1 or the unpublished EP20207057.9 known. The bar elements disclosed in these documents are to be regarded as examples of a large number of other possible bar shapes. The jacket element 202 according to the invention can be used for any number, arrangement or shape of the web elements. The bar element channel 211 extends from the first end 213 of the bar element 209 to the second end 214 of the bar element 209. The bar element channel 212 extends from the first end 215 of the bar element 210 to the second end 216 of the bar element 210.

Die Stegelemente 209 können kreuzweise zu den Stegelementen 210 angeordnet sein. Die Stegelemente 209 können einen ersten Neigungswinkel in Bezug auf die Längsachse 204 aufweisen. Die Stegelemente 210 können einen zweiten Neigungswinkel in Bezug auf die Längsachse 204 aufweisen.The bar elements 209 can be arranged crosswise to the bar elements 210 . The web elements 209 can have a first angle of inclination in relation to the longitudinal axis 204 . The web members 210 may have a second angle of inclination with respect to the longitudinal axis 204 .

Das Mantelelement 202 enthält mindestens einen Zulauf 206 sowie einen Ablauf 207 für ein Wärmeträgerfluid, welches den Wärmetauscher im Betriebszustand durchströmt. Das Mantelelement 202 ist zumindest teilweise als Hohlkörper, beispielsweise als Doppelmantel, ausgebildet, das heisst im Inneren des Mantelelements 202 befinden sich eine Mehrzahl von Kammern 220. Diese Kammern 220 werden im Betriebszustand vom Wärmeträgerfluid durchströmt. Der Strömungsverlauf des Wärmeträgerfluids durch das Mantelelement 202 sowie das Einsatzelement 203 innerhalb der Stegelementkanäle 211, 212 ist in der vorliegenden Darstellung durch strichpunktierte Linien mit je zwei Punkten zwischen zwei benachbarten Strichen für die Strömung durch die Stegelementreihen 243 und 244 dargestellt sowie durch strichlierte Linien für die Strömung durch die Stegelementreihen 241 und 242 dargestellt. In Fig. 3 wurde hierbei eine Explosionsdarstellung gewählt, gemäss welcher das Einsatzelement 203 ausserhalb des Mantelelements 202 angeordnet ist, um die Kammern 220 im Mantelelement zu zeigen. Das Mantelelement 202 kann als Doppelmantel ausgebildet sein. Der Doppelmantel kann durch eine äussere Hülle und eine innere Hülle gebildet werden. Die Kammern 220 können durch Trennwände, welche sich zwischen der äusseren Hülle und der inneren Hülle erstrecken, ausgebildet sein. Die Kammern 220 können auch als Ausnehmungen im Mantelelement 202 ausgebildet sein. Alternativ oder in Kombination mit den vorgenannten Ausführungsbeispielen können die Kammern 220 als Aufbauten des Mantelelements 202 ausgebildet sein.The jacket element 202 contains at least one inlet 206 and one outlet 207 for a heat transfer fluid which flows through the heat exchanger in the operating state. The jacket element 202 is at least partially designed as a hollow body, for example as a double jacket, ie inside the jacket element 202 there are a plurality of chambers 220. These chambers 220 are traversed by the heat transfer fluid in the operating state. The course of flow of the heat transfer fluid through the jacket element 202 and the insert element 203 within the web element channels 211, 212 is shown in the present illustration by dash-dotted lines with two dots between two adjacent dashes for the flow through the web element rows 243 and 244 and by dashed lines for the Flow through the web element rows 241 and 242 shown. In 3 an exploded view was chosen here, according to which the insert element 203 is arranged outside the casing element 202 in order to show the chambers 220 in the casing element. The jacket element 202 can be designed as a double jacket. The double jacket can be formed by an outer shell and an inner shell. The chambers 220 may be formed by partitions extending between the outer shell and the inner shell. The chambers 220 can also be designed as recesses in the jacket element 202 . Alternatively or in combination with the aforementioned exemplary embodiments, the chambers 220 can be designed as structures of the jacket element 202 .

Zumindest eine der Kammern 220 kann als Verteilungskammer 221 zur Verteilung des Wärmeträgerfluids ausgebildet sein. Zumindest eine der Kammern 220 kann als Sammelkammer 222 zum Austrag des Wärmeträgerfluids ausgebildet sein. Die Verteilungskammer 221 ist mit einem Zulauf 206 und die Sammelkammer 222 mit einem Ablauf 207 verbindbar. Gemäss des vorliegenden Ausführungsbeispiels mündet der Zulauf 206 in die Verteilungskammer 221. Der Zulauf 206 enthält ein Rohrelement, enthaltend einen Eintrittskanal für das Wärmeträgerfluid. Gemäss des vorliegenden Ausführungsbeispiels verlässt das Wärmeträgerfluid den Wärmetauscher 200 über den Ablauf 207, der an die Sammelkammer 222 anschliesst. Der Ablauf 207 enthält ein Rohrelement, enthaltend einen Austrittskanal für das Wärmeträgerfluid.At least one of the chambers 220 can be designed as a distribution chamber 221 for distribution of the heat transfer fluid. At least one of the chambers 220 can be designed as a collection chamber 222 for discharging the heat transfer fluid. The distribution chamber 221 can be connected to an inlet 206 and the collection chamber 222 to an outlet 207 . According to the present exemplary embodiment, the inlet 206 opens into the distribution chamber 221. The inlet 206 contains a tubular element containing an inlet channel for the heat transfer fluid. According to the present embodiment, the heat transfer fluid leaves the heat exchanger 200 via the outlet 207, which connects to the collection chamber 222. The outlet 207 contains a tubular element containing an outlet channel for the heat transfer fluid.

Gemäss Fig. 3 erstreckt sich die Kammer 220 von der Eintrittsöffnung 205 bis zur Austrittsöffnung 208 für das Wärmeträgerfluid, welches im Betriebszustand das Mantelelement 202 durchströmt. Eine Mehrzahl derartiger Kammern 220 erstreckt sich gemäss dieses Ausführungsbeispiels in einer Reihe über zumindest einen Teil der Länge des Mantelelements 202. Die äussersten Kammern 220 werden an einem Ende des Mantelelements, in Fig. 3 dem Austrittsende für das Fluid, durch die Verteilungskammer 221 und die Sammelkammer 222 ausgebildet. Die Kammern 220 sind gemäss dieses Ausführungsbeispiels auf der Grundfläche und der Deckfläche des Mantelelements 202 angeordnet. Zwischen benachbarten Kammern 220 befindet sich eine Trennwand 230, sodass das Wärmeträgerfluid nicht in benachbarte Kammern strömen kann. Die Kammern 220 enthalten mindestens eine Eintrittsöffnung 205 und eine Austrittsöffnung 208 für das Wärmeträgerfluid, welches im Betriebszustand das Mantelelement 202 durchströmt.According to 3 the chamber 220 extends from the inlet opening 205 to the outlet opening 208 for the heat transfer fluid, which flows through the jacket element 202 in the operating state. According to this exemplary embodiment, a plurality of such chambers 220 extends in a row over at least part of the length of the casing element 202. The outermost chambers 220 are at one end of the casing element, in 3 the exit end for the fluid, formed by the distribution chamber 221 and the collection chamber 222. According to this exemplary embodiment, the chambers 220 are arranged on the base area and the top area of the casing element 202 . There is a partition wall 230 between adjacent chambers 220 so that the heat transfer fluid cannot flow into adjacent chambers. The chambers 220 contain at least one inlet opening 205 and one outlet opening 208 for the heat transfer fluid, which flows through the jacket element 202 in the operating state.

In Fig. 3 ist auch eine Kammer 220 dargestellt, die je zwei Eintrittsöffnungen 205 und je zwei Austrittsöffnungen 208 enthält. Diese Kammer 220 ist in der vorliegenden Darstellung am Eintrittsende des Mantelelements 202 angeordnet. Diese Kammer 220 ist als Umlenkkammer 223 ausgebildet. Gemäss dieses Ausführungsbeispiels strömt das Wärmeträgerfluid zuerst im Kreuz-Gegenstrom und anschliessend im Kreuz-Gleichstrom zum Fluid. Das Wärmeträgerfluid könnte auch zuerst im Kreuz-Gleichstrom und anschliessend im Kreuz-Gegenstrom zum Fluid strömen, wenn man entweder die Fliessrichtung des Wärmeträgerfluids oder die Fliessrichtung des Fluids umkehrt.In 3 a chamber 220 is also shown, which contains two inlet openings 205 and two outlet openings 208 each. This chamber is 220 in the present illustration located at the entry end of the shell member 202. This chamber 220 is designed as a deflection chamber 223 . According to this exemplary embodiment, the heat transfer fluid first flows in a cross-countercurrent and then in a cross-cocurrent to the fluid. The heat transfer fluid could also first flow in a cross-cocurrent and then in a cross-countercurrent to the fluid if either the flow direction of the heat transfer fluid or the flow direction of the fluid is reversed.

Nach jedem der vorhergehenden Ausführungsbeispiele können die Stegelemente mit dem Mantelelement 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 Mantelelement und die Stegelemente einteilig ausgebildet sein. Nach einem Ausführungsbeispiel kann der Stegelementkanal knickfrei verlaufen. Nach einem Ausführungsbeispiel kann der Stegelementkanal knickfrei in die Kammer übergehen.According to each of the preceding exemplary embodiments, the web elements can be connected to the casing element by gluing, soldering, casting, an additive manufacturing process, welding, clamping, shrinking or combinations thereof. Gluing, soldering or welding can be done from the inside and/or from the outside. In particular, the jacket element and the web elements can be formed in one piece. According to one exemplary embodiment, the web element channel can run without kinks. According to one exemplary embodiment, the web element channel can transition into the chamber without kinks.

Die Stegelementkanäle in den Stegelementen erstrecken sich vom ersten Ende zum zweiten Ende des Stegelements, welches unmittelbar an die Innenwand des Mantelelements anschliesst. Im Mantelelement befindet sich gemäss einem Ausführungsbeispiel eine Öffnung, die als Eintrittsöffnung oder Austrittsöffnung ausgebildet sein kann. Die Öffnung weist mindestens dieselbe Querschnittsfläche auf wie die Querschnittsfläche des Stegelementkanals, der an die Öffnung anschliesst.The web element channels in the web elements extend from the first end to the second end of the web element, which directly adjoins the inner wall of the shell element. According to one exemplary embodiment, there is an opening in the jacket element, which opening can be designed as an inlet opening or outlet opening. The opening has at least the same cross-sectional area as the cross-sectional area of the web element channel adjoining the opening.

Zumindest ein Teil der Stegelemente erstreckt sich somit über die gesamte Breitenabmessung oder Höhenabmessung oder den oder dem mittleren Durchmesser des Mantelelements. Der mittlere Durchmesser entspricht dem Innendurchmesser des Mantelelements, wenn das Mantelelement als ein Kreisrohr ausgeführt ist. Der mittlere Durchmesser für ein eckiges Mantelelement 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.At least part of the web elements thus extends over the entire width dimension or height dimension or the or the average diameter of the casing element. The mean diameter corresponds to the inner diameter of the jacket element when the jacket element is designed as a circular tube. The mean diameter for an angular shell element is defined as its perimeter / n (pi), so it is an equivalent diameter. In particular, the length of the bar element channel can be at least 10% greater than the mean diameter when the bar element channel crosses the central axis. The length of this web element channel can in particular be at least 20% greater than the mean diameter, particularly preferably at least 30% greater than 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 bar element are determined by its length, width and thickness. The length of the bar member is measured from the first end of the bar member to the second end of the bar member. The length of the bar element channel essentially corresponds 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 essentially measured transversely to the direction of flow. That is, the width extends substantially in a plane normal to the length of the web member and showing the cross section of the web member. The cross section of the web 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 its thickness, advantageously 0.75 to 3 times its thickness. If the width of the web element is 1 to 2 times as large as its thickness, a particularly preferred range results for which particularly good cross-mixing can be achieved. The width of the web member is defined as the normal distance extending from the first edge and the second edge of the web member on the upstream side. The width of the bar element on the inflow side can differ from the width measured on the outflow side of the bar 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 eine andere Ausformung oder Unebenheit bedingt sein.Edge is understood to mean the edge of the bar element against which the fluid flows and around which it extends essentially parallel to the length of the bar element. The thickness of the web 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, nubs, wedge-shaped webs or some other shape or 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 flat surfaces, convex or concave surfaces are present in the direction of flow, which offer a contact surface for the flowing fluid. These surfaces aligned in the direction of flow bring about an increased outflow resistance, in particular in comparison with a tubular element, which can bring about 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, insbesondere im Wesentlichen parallel verlaufende Stegelementkanäle in einem Stegelement enthalten sein.The web element channel, which runs inside the web element, preferably has an inner diameter which corresponds to a maximum of 75% of the thickness of the web element. In principle, a plurality of bar element channels, in particular running essentially parallel, can also be contained in a bar element.

Der Übergang von zumindest einem der ersten und zweiten Enden des Stegelements zum Mantelelement erfolgt vorteilhafterweise spaltfrei. Die Stegelemente sowie das Mantelelement 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 Mantelelement. Insbesondere können im Übergangsbereich vom Stegelement zum Mantelelement an den Kanten Rundungen vorgesehen sein, sodass der Fluss des giessfähigen Materials während des Herstellungsverfahrens nicht beeinträchtigt wird. 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 transition from at least one of the first and second ends of the web element to the casing element advantageously takes place without a gap. According to one exemplary embodiment, the web elements and the jacket element therefore consist of a single component, which is preferably produced by a casting process. characteristic of the property that the transition is gap-free is a smooth transition from the web element to the jacket element. In particular, curves can be provided at the edges in the transition area from the web element to the jacket element, so that the flow of the castable material is not impaired during the production process. The bar element channels run inside the bar elements, so that there is no connection between the channels inside the bar elements and the space surrounding the bar elements.

In einem Gussverfahren wird mindestens segmentweise eine monolithische Struktur bestehend aus gegenüber der Hauptströmungsrichtung in einem Winkel ungleich null angeordneten Stegelementscharen und einem fest mit zumindest einem Teil der Stegelemente verbundenen Mantelelement, 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 is produced, at least in segments, consisting of groups of web elements arranged at an angle other than zero relative to the main flow direction and a jacket element which is firmly connected to at least some of the web elements and which can be designed as a jacket tube. Instead of a casting process, an additive manufacturing process can also be used.

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

Die Stegelementkanäle für das Wärmeträgerfluid in den Stegelementen können durch den früher beschriebenen Gussprozess oder ein additives Herstellungsverfahren hergestellt werden. Die Herstellung der Stegelementkanäle kann aber auch durch nachträgliches Bearbeiten wie Erodieren oder Bohren erfolgen. Ein Wärmeträgerfluid kann eine beliebige Flüssigkeit, wie zum Beispiel Wasser oder Öle aber auch ein Gas, wie Luft, umfassen.The web element channels for the heat transfer fluid in the web elements can be produced by the casting process described earlier or by an additive manufacturing method. However, the web element channels can also be produced by subsequent processing such as eroding or drilling. A heat transfer fluid can include any liquid, such as water or oils, but also a gas, such as air.

Die Stegelemente können in einem Winkel von ungefähr 25 bis 75 Grad, insbesondere in einem Winkel von ungefähr 30 bis 60 Grad zur Hauptströmungsrichtung angeordnet sein. Die Stegelemente können Stegelementscharen ausbilden, wobei die Stegelementschar zueinander parallel angeordnete Stegelemente enthält, deren Mittenachsen in einer gemeinsamen Ebene liegen. Die Mittenachsen der Stegelemente bilden die Schnittgerade der gemeinsamen Ebene der Stegelementschar mit der gemeinsamen Ebene der entsprechenden Stegelementreihe. Die Stegelemente einer Stegelementschar 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 Stegelementschar an ein Stegelement der zweiten Stegelementschar an. Benachbarte Stegelemente haben demzufolge gemäss diesem Ausführungsbeispiel eine unterschiedliche Ausrichtung, da sie zu verschiedenen Stegelementscharen gehören, was der Anordnung der Stegelemente gemäss Fig. 1 entspricht. Gemäss den in Fig. 2 und Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispielen haben benachbarte Stegelemente der Stegelementreihen 141, 241 und 143, 243 oder benachbarte Stegelemente der Stegelementreihen 142, 242 und 144, 244 dieselbe Ausrichtung, da sie jeweils zu derselben Stegelementschar gehören.The web elements can be arranged at an angle of approximately 25 to 75 degrees, in particular at an angle of approximately 30 to 60 degrees, to the main direction of flow. The bar elements can form groups of bar elements, the group of bar elements containing bar elements which are arranged parallel to one another and whose central axes lie in a common plane. The central axes of the bar elements form the line of intersection of the common plane of the bar element set with the common plane of the corresponding bar element row. The bar elements of a group of bar elements 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 bar element of the first group of bar elements to a bar element of the second group of bar elements. According to this exemplary embodiment, adjacent bar elements therefore have a different alignment, since they belong to different sets of bar elements, which is the arrangement of the bar elements according to 1 is equivalent to. According to the 2 and 3 In the exemplary embodiments shown, adjacent bar elements of bar element rows 141, 241 and 143, 243 or adjacent bar elements of bar element rows 142, 242 and 144, 244 have the same orientation, since they each belong to the same bar element family.

Nach einem Ausführungsbeispiel kreuzen sich Stegelemente unterschiedlicher Stegelementscharen, da derart ein verbesserter Wärmeaustausch erzielbar ist. Der Winkel zwischen zwei sich kreuzenden Stegelementen beträgt vorteilhafterweise 25 bis 75 Grad. In jeder der Stegelementreihen können beliebig viele Stegelemente hintereinander angeordnet werden. Die maximale Anzahl der im Mantelelement nebeneinander liegenden Stegelementreihen ist durch die Breitenabmessung des Mantelelements bestimmt. Die Stegelementreihe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Mittenachsen sämtlicher Stegelemente in im Wesentlichen derselben Reihenebene liegen. Insbesondere werden 6 bis 40 Stegelemente, beispielsweise 6 bis 30 Stegelemente parallel zueinander in einer Stegelementreihe angeordnet. Gemäss des vorliegenden Ausführungsbeispiels sind exemplarisch je 8 Stegelemente in eine Stegelementreihe angeordnet. In den je 8 Stegelementscharen sind gemäss der exemplarischen Ausführungsbeispiele je zwei Stegelemente in einer Stegelementschar angeordnet.According to one exemplary embodiment, bar elements of different groups of bar elements intersect, 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 one behind the other in each of the rows of bar elements. The maximum number of bar element rows lying next to one another in the casing element is determined by the width dimension of the casing element. The row of bar elements is characterized in that the central axes of all bar elements lie in essentially the same plane of the row. In particular, 6 to 40 bar elements, for example 6 to 30 bar elements, are arranged parallel to one another in a row of bar elements. According to the present exemplary embodiment, 8 bar elements are arranged in a row of bar elements as an example. According to the exemplary embodiments, two bar elements are arranged in a bar element group in each of the 8 groups of bar elements.

Es können beliebig viele Stegelemente in Hauptströmungsrichtung gesehen hintereinander in der Stegelementreihe angeordnet werden. Die hintereinander angeordneten Stegelemente 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 Stegelementschar und ein Teil der Stegelemente einer nachfolgenden Stegelementschar und/oder einer vorhergehenden Stegelementschar 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 Stegelementschar 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 bar elements can be arranged one behind the other in the row of bar elements, viewed in the main flow direction. The web elements 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 apparatus volume. Overlapping means that at least some of the web elements of a first set of web elements and some of the web elements of a subsequent set of web elements and/or a preceding set of web elements are arranged in the same pipe section, seen in the main flow direction. The projection of the length of the web element on the longitudinal axis gives a length L1 and the projection of the overlapping part of the web elements of the adjacent set of web elements on the longitudinal axis gives a length L2, where L2 is less than L1 and L2 is greater than 0. The pipe section under consideration is defined in such a way that it has the length L1, ie it extends from a centrally arranged Web element extends from its first end to its second end in the projection onto the longitudinal axis.

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

Zusätzlich zu den vorgehend beschriebenen Stegelementscharen von sich kreuzenden Stegelementen können speziell im Abschlussbereich von gleich ausgerichteten parallelen Stegelementscharen auch Stegelementscharen angeordnet sein, die Stegelemente enthalten, die sich nur von der Innenwand des Mantelelements bis zur Kreuzungslinie mit der jeweils anderen Stegelementschar erstrecken. Nachfolgend werden diese Stegelementscharen als halbe sich kreuzende Stegelementscharen bezeichnet. Diese Stegelementscharen führen zu einer zusätzlichen Steigerung der Mischleistung. Durch die bessere Mischwirkung und die zusätzlichen Wärmeleitungseffekte des Stegelementmaterials wird auch der Wärmeaustausch zusätzlich erhöht.In addition to the above-described sets of intersecting web elements, sets of web elements containing web elements that only extend from the inner wall of the casing element to the crossing line with the other set of web elements can also be arranged, especially in the end area of parallel web element sets that are aligned in the same way. These bar element groups are referred to below as half intersecting bar element groups. These bar element groups lead to an additional increase in mixing performance. Due to the better mixing effect and the additional heat conduction effects of the web element material, the heat exchange is additionally increased.

Nach einem Ausführungsbeispiel können die Stegelemente eine erste und eine zweite Stegelementschar ausbilden. Jede der ersten und zweiten Stegelementscharen kann eine erste bzw. zweite Gruppenebene aufspannen. Insbesondere kann sich die erste Gruppenebene der ersten Stegelementschar mit der zweiten Gruppenebene der zweiten Stegelementschar 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 Stegelementschar vorgesehen sein, die sich im Wesentlichen bis zur Kreuzungslinie erstreckt.
Die Stegelemente in einer ersten und zweiten Stegelementschar 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 set of web elements. Each of the first and second families of web elements can span a first or second group level. In particular, the first group level of the first set of web elements can intersect with the second group level of the second set of web elements in such a way that a common crossing line is formed, which has an intersection with the longitudinal axis or runs essentially transversely to the longitudinal axis and/or in a normal plane to the crossing line, which contains the longitudinal axis, has a minimum distance from the longitudinal axis. According to one exemplary embodiment, at least one group of web elements can be provided, which extends essentially up to the crossing line.
The web elements in a first and second family of web elements may touch one another or have gaps between them. It is also possible to connect the intermediate spaces with connecting webs arranged transversely to the fluid flow direction.

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 temperiertem 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 vom Wärmeträgerfluid durchströmt werden sollten.Heat transfer fluid can also flow through different sections or segments of the heat exchanger through separate jacket channels, so that the heat exchanger contains different sections or segments through which heat transfer fluid of different temperatures can flow. This allows a different temperature control in the individual segments. It has been shown that for high heat transfer in a small apparatus volume with jacket element diameters of 60 mm and more, at least half of all web elements should be flowed through by the heat transfer fluid.

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 Mantelelement sein können. Das Einsatzelement, umfassend die Stegelementscharen mit den entsprechenden Stegelementen, kann 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 a casting method, an additive manufacturing method, a soldering method, an adhesive method, a shrinking method, a clamping method and a welding method can be cost-effective manufacturing methods for bar elements and a jacket element monolithically connected to the bar elements without any gaps. The insert element, comprising the sets of web elements with the corresponding web elements, can be manufactured in one piece. Alternatively, the insert element can consist of individual segments that are subsequently connected, for example by welding or screwed flange connections or by bracing. Furthermore, the outer geometry of the bar elements and the bar element geometry as well as the geometry of the bar element channels for the heat transfer fluid can be easily decoupled for a welding process as well as for a casting process. For example, rectangular profiles can advantageously be used for the outer geometry of the bar elements, and the bar 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, web elements with an ideal profile for cross-mixing and/or high inherent strength can be produced for large 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 eroding 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 Stegelementscharen und speziell mit Stegelementscharen, in denen sich benachbarte Stegelemente kreuzen, und/oder speziell mit überlappenden Gruppen von Stegelementen ein sehr guter Wärmeübertragung und/oder eine hohe Mischleistung erzeugt werden kann. Insbesondere kann die Anordnung einer zweiten Stegelementschar, die um 80 bis 100 Grad zur ersten Stegelementschar versetzt ist, für einen guten Wärmeübergang förderlich sein. Überraschenderweise hat sich auch gezeigt, dass speziell das Anbringen von zusätzlichen Kammern und speziell bei viskosen Fluiden eine weitere Verbesserung des Wärmeübergangs und/oder der Mischleistung erzielbar ist.It has also been shown that with the array of web elements according to the invention and especially with arrays of web elements in which adjacent web elements intersect and/or especially with overlapping groups of web elements, a very good heat transfer and/or a high mixing performance can be generated. In particular, the arrangement of a second set of web elements, which is offset by 80 to 100 degrees to the first set of web elements, can be beneficial for good heat transfer. Surprisingly, it has also been shown that the attachment of additional chambers and especially viscous fluids, a further improvement in heat transfer and/or mixing performance can be achieved.

Auch der Wärmeübergang und/oder die Mischleistung in der Nähe der Innenwand des Mantelelements ist durch den direkten Übergang der Stegelemente in das Mantelelement wesentlich verbessert, da auch an der Innenwand befindliche Grenzschichten des Fluids an der Erzielung eines optimalen Wärmeübergangs oder einer homogenen Mischung beteiligt sind. Insbesondere kann nicht nur eine optimale Erneuerung der Grenzschichten zwischen dem Fluid und Mantelelement, sondern auch zwischen Fluid 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 noch kleinerem Apparatevolumen und mit geringerem Druckverlust gebaut werden kann.The heat transfer and/or the mixing performance in the vicinity of the inner wall of the jacket element is also significantly improved by the direct transition of the web elements into the jacket element, since boundary layers of the fluid located on the inner wall are also involved in achieving optimal heat transfer or a homogeneous mixture. In particular, not only an optimal renewal of the boundary layers between the fluid and the jacket element, but also between the fluid and the web element surface can be generated. Optimal boundary layer renewal therefore leads to optimal use of the heat exchange surface. The optimal use of the heat exchange surface also means that the heat exchanger for a given cooling or heating task can be built with an even smaller apparatus volume and with a lower pressure loss.

Dank des optimierten Wärmeübergangs zeigt der Wärmetauscher gemäss der Erfindung ein sehr enges Verweilzeitspektrum des zu heizenden oder kühlenden Fluids. Dadurch können Ablagerungen oder Zersetzung von Fluid 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 Mantelelement und der möglichst flächendeckende Verwendung der Kammern für das Wärmeträgerfluid führt auch zu einer 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. Der Wärmetauscher eignet sich grundsätzlich zum Mischen und Kühlen respektive Heizen von beliebigen Fluiden 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 range of residence times for the fluid to be heated or cooled. As a result, deposits or decomposition of fluid 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 glass transition point can be achieved thanks to the optimal renewal of the boundary layers. This in particular avoids solidified polymer being deposited on the heat exchange surfaces. The direct transition of the individual web elements into the jacket element and the use of the chambers for the heat transfer fluid that covers as much area as possible also leads to a stable construction that is also suitable for operation with high fluid operating pressures. As a result, the heat exchanger according to the invention can be built very compactly, especially for operation with viscous fluids. The heat exchanger is basically suitable for mixing and cooling or heating any fluids such as liquids and gases, but especially for viscous and very viscous fluids such as polymers.

Das Mantelelement sowie das Einsatzelement können giessfähige oder schweissbare Materialien enthalten, beispielsweise können Metalle, Keramik, Kunststoffe oder Kombinationen dieser Materialien zum Einsatz kommen.The 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 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 Mantelelement aufweist, 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 oder einem additiven Herstellungsverfahren gemeinsam mit dem Einsatzmantelelement hergestellt wird oder in einem weiteren Arbeitsschritt mittels eines Bohrverfahrens oder eines Erosionsverfahrens hergestellt wird.A method for producing a heat exchanger, which contains an insert element and a shell element, wherein the insert element has at least one web element arranged at an angle other than zero relative to the main flow direction and a shell element fixedly connected to the web element, comprises the following process steps. The web element and the insert shell element are produced by an adhesive method, a soldering method, a casting method, an additive manufacturing method, a welding method, a clamping method or a shrink-fitting method or combinations thereof. The bar element contains a bar element channel, which is produced by the casting process or an additive manufacturing process together with the insert casing element or is produced in a further work step by means of a drilling process or an eroding process.

Zwischen dem Einsatzelement und dem Mantelelement kann auch, wie in EP3489603 A1 beschrieben, ein Zwischenmantelelement angeordnet werden, welches einen ersten Zwischenmantelelementkanal und einen zweiten Zwischenmantelelementkanal enthält, wobei das Zwischenmantelelement derart im Mantelelement positioniert wird und das 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.Between the insert element and the jacket element, as in EP3489603 A1 described, an intermediate jacket element can be 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 and the insert element being positioned in the intermediate jacket element in such a way that the heat transfer fluid can flow from the jacket channel through the first intermediate jacket element channel into the web element channel Can flow through web element channel and flow from the web 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 shell member has several advantages. In this way, the insert element can be made significantly thinner and lighter. A different material, for example a higher quality material, can therefore be used for the insert element than for the intermediate shell element. In particular, the insert element can contain a material that has high thermal conductivity or high resistance to chemicals, for example corrosion resistance. The insert element can be produced in one piece together with the web elements by an additive manufacturing process or a casting process. Since the production of the insert element is very complex, it can be kept in stock as a semi-finished product and the intermediate casing element can be adapted to the required wall thickness depending on the application and the 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 bar elements, so that it can flow through the bar element or elements.

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 oder Stegelementscharen zur Längsachse einschliessen, je nach Anwendung variieren. Es können auch mehr als zwei Einsatzelemente hintereinander angeordnet werden.The invention is not limited to the present exemplary embodiments. The bar elements can differ in their number and in their dimensions. Of Furthermore, the number of web element channels in the web elements can differ depending on the required heat requirement for the heat transfer. The angle of inclination which the groups or groups of web elements enclose 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 are possible in addition to the described embodiments without departing from the inventive concept. The subject of the invention is thus not limited by the foregoing description and is to be determined by the scope of protection defined by the claims. For the interpretation of the claims or the description, the broadest possible reading of the claims is decisive. In particular, the terms "comprising" or "include" should be construed as referring to elements, components or steps in a non-exclusive sense, thereby indicating that the elements, components or steps may be present or used that they can be combined with other elements, components or steps that are not explicitly mentioned. Where the claims relate to an element or component from a group which may consist of A, B, C... N elements or components, such language should be interpreted as requiring only a single element of that group, and not a combination of A and N, B and N, or any other combination of two or more members or components of this group.

Claims (15)

Wärmetauscher (1, 100, 200) umfassend ein Mantelelement (2, 102, 202) und ein Einsatzelement (3, 103, 203), wobei das Mantelelement einen Fluidkanal für ein zu temperierendes Fluid ausbildet, wobei das Mantelelement eine Längsachse (4, 104, 204) aufweist, wobei das Einsatzelement im Fluidkanal angeordnet ist, wobei das Einsatzelement eine Mehrzahl von Stegelementen (9, 10, 109, 110, 209, 210) enthält, die mit dem Mantelelement an unterschiedlichen Stellen verbunden sind, wobei die Stegelemente in zumindest einer ersten Stegelementreihe (41, 43, 141, 143, 241, 243) und einer zweiten Stegelementreihe (42, 44, 142, 144, 242, 244) angeordnet sind, wobei die Stegelemente jeder der ersten und zweiten Stegelementreihen zueinander im Wesentlichen parallel angeordnet sind, wobei sich die Winkel, welchen die Stegelemente verschiedener Stegelementreihen mit der Längsachse des Mantelelements einschliessen, unterscheiden, wobei zumindest ein Teil der Stegelemente Stegelementkanäle (11, 12, 111, 112, 211, 212) enthält, die mit dem Mantelelement in fluidleitender Verbindung stehen, sodass im Betriebszustand ein Wärmeträgerfluid, welches dem Mantelelement zugeführt wird, die Stegelementkanäle der Stegelemente durchströmen kann, wobei das Mantelelement eine Mehrzahl von Kammern (20, 120, 220) für das Wärmeträgerfluid enthält, wobei jede der Kammern mindestens eine Eintrittsöffnung (5, 105, 205) und mindestens eine Austrittsöffnung (8, 108, 208) für das Wärmeträgerfluid enthält oder als Verteilungskammer (21, 121, 221) oder als Sammelkammer (22, 122, 222) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Eintrittsöffnung und die Austrittsöffnung der Kammer mit den Stegelementkanälen von je zwei Stegelementen verbunden ist, die derselben Stegelementreihe angehören, wenn die Kammer nicht als Verteilungskammer oder Sammelkammer ausgebildet ist.Heat exchanger (1, 100, 200) comprising a jacket element (2, 102, 202) and an insert element (3, 103, 203), the jacket element forming a fluid channel for a fluid to be temperature-controlled, the jacket element having a longitudinal axis (4, 104 , 204), wherein the insert element is arranged in the fluid channel, wherein the insert element contains a plurality of web elements (9, 10, 109, 110, 209, 210) which are connected to the casing element at different points, the web elements in at least a first row of ridges (41, 43, 141, 143, 241, 243) and a second row of ridges (42, 44, 142, 144, 242, 244), the ridges of each of the first and second rows of ridges being substantially parallel to one another where the angles which the bar elements of different rows of bar elements form with the longitudinal axis of the casing element differ, with at least some of the bar elements being bar element channels (11, 12, 111, 112 , 211, 212) which are in fluid-conducting connection with the jacket element, so that in the operating state a heat transfer fluid which is supplied to the jacket element can flow through the bar element channels of the bar elements, the jacket element having a plurality of chambers (20, 120, 220) for contains the heat transfer fluid, each of the chambers containing at least one inlet opening (5, 105, 205) and at least one outlet opening (8, 108, 208) for the heat transfer fluid or as a distribution chamber (21, 121, 221) or as a collection chamber (22, 122 , 222), characterized in that the inlet opening and the outlet opening of the chamber are connected to the bar element channels of two bar elements each, which belong to the same row of bar elements, if the chamber is not designed as a distribution chamber or collection chamber. Wärmetauscher nach Anspruch 1, wobei die Kammern (20, 120, 220) durch Trennwände (30, 130, 230) voneinander getrennt sind.Heat exchanger according to claim 1, wherein the chambers (20, 120, 220) are separated from one another by partition walls (30, 130, 230). Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jede der Kammern (20, 120, 220) über die Stegelementkanäle (11, 12, 111, 112, 211, 212) mit mindestens einer nachfolgenden Kammer (20, 120, 220) in fluidleitender Verbindung für das Wärmeträgerfluid steht.Heat exchanger according to one of the preceding claims, wherein each of the chambers (20, 120, 220) via the web element channels (11, 12, 111, 112, 211, 212) in fluid communication with at least one subsequent chamber (20, 120, 220) for the heat transfer fluid is standing. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest eine der Kammern (20, 120, 220) als die Verteilungskammer (21, 121, 221) zur Verteilung des Wärmeträgerfluids und zumindest eine der Kammern als die Sammelkammer (22, 122, 222) zum Austrag des Wärmeträgerfluids ausgebildet ist, wobei die Verteilungskammer mit einem Zulauf (6, 106, 206) und die Sammelkammer mit einem Ablauf (7, 107, 207) verbindbar ist.Heat exchanger according to one of the preceding claims, wherein at least one of the chambers (20, 120, 220) as the distribution chamber (21, 121, 221) for distribution of the heat transfer fluid and at least one of the chambers as the collection chamber (22, 122, 222) for discharge of the heat transfer fluid, wherein the distribution chamber can be connected to an inlet (6, 106, 206) and the collection chamber to an outlet (7, 107, 207). Wärmetauscher nach Anspruch 4, wobei die Anzahl der Eintrittsöffnungen (5, 105, 205) von in die Kammer einmündenden Stegelementkanälen der Anzahl der Austrittsöffnungen (8, 108, 208) von Stegelementkanälen, welche von der Kammer wegführen, entspricht, wenn die Kammer nicht als eine der Verteilungskammern (21, 121, 221) oder Sammelkammern (22, 122, 222) ausgebildet ist.Heat exchanger according to claim 4, wherein the number of inlet openings (5, 105, 205) of bar element channels opening into the chamber corresponds to the number of outlet openings (8, 108, 208) of bar element channels leading away from the chamber, if the chamber is not as one of the distribution chambers (21, 121, 221) or collection chambers (22, 122, 222) is formed. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verteilungskammer (21, 121, 221) und die Sammelkammer (22, 122, 222) an gegenüberliegenden Enden des Mantelelements angeordnet sind.A heat exchanger as claimed in any preceding claim, wherein the distribution chamber (21, 121, 221) and the plenum chamber (22, 122, 222) are located at opposite ends of the shell member. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verteilungskammer (21, 121, 221) und die Sammelkammer (22, 122, 222) am selben Ende des Mantelelements angeordnet sind.A heat exchanger as claimed in any preceding claim, wherein the distribution chamber (21, 121, 221) and the plenum chamber (22, 122, 222) are located at the same end of the shell member. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens je vier erste Stegelementreihen und je vier zweite Stegelementreihen nebeneinander angeordnet sind.Heat exchanger according to one of the preceding claims, wherein at least four first rows of bar elements and four second rows of bar elements are arranged next to one another. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens eine der ersten oder zweiten Stegelementreihen mindestens zehn Stegelemente enthält.A heat exchanger according to any one of the preceding claims wherein at least one of the first or second rows of fins includes at least ten fins. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kammern (20, 120, 220) als Ausnehmungen oder Aufbauten im Mantelelement ausgebildet sind.Heat exchanger according to one of the preceding claims, in which the chambers (20, 120, 220) are formed as recesses or structures in the shell element. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Eintrittsöffnung (5, 105, 205) und die Austrittsöffnung (8, 108, 208), welche sich in derselben Kammer befinden, mit den Stegelementkanälen (11, 12, 111, 112, 211, 212) in fluidleitender Verbindung stehen, die den Stegelementen (9, 10, 109, 110, 209, 210) unterschiedlicher Stegelementscharen angehören.Heat exchanger according to one of the preceding claims, wherein the inlet opening (5, 105, 205) and the outlet opening (8, 108, 208), which are located in the same chamber, with the web element channels (11, 12, 111, 112, 211, 212 ) in fluid-conducting Are connected, which belong to the web elements (9, 10, 109, 110, 209, 210) of different groups of web elements. Verfahren zur Temperierung eines Fluids, wobei das Fluid durch einen Wärmetauscher (1, 100, 200) temperiert wird, wobei der Wärmetauscher ein Mantelelement (2, 102, 202) und ein Einsatzelement (3, 103, 203) umfasst, wobei das Fluid in einem vom Mantelelement umschlossenen Fluidkanal strömt, wobei das Einsatzelement im Fluidkanal angeordnet ist, wobei das Einsatzelement eine Mehrzahl von Stegelementen (9, 10, 109, 110, 209, 210) enthält, die mit dem Mantelelement an unterschiedlichen Stellen verbunden sind, wobei die Stegelemente in zumindest einer ersten Stegelementreihe (41, 43, 141, 143, 241, 243) und einer zweiten Stegelementreihe (42, 44, 142, 144, 242, 244) angeordnet sind, wobei die Stegelemente jeder der ersten Stegelementreihen und der zweiten Stegelementreihen zueinander im Wesentlichen parallel angeordnet sind, wobei sich die Winkel, welchen die Stegelemente verschiedener Stegelementreihen mit der Längsachse des Mantelelements einschliessen, unterscheiden, wobei zumindest ein Teil der Stegelemente Stegelementkanäle (11, 12, 111, 112, 211, 212) enthält, die mit dem Mantelelement in fluidleitender Verbindung stehen, sodass im Betriebszustand ein Wärmeträgerfluid, welches dem Mantelelement zugeführt wird, die Stegelementkanäle der Stegelemente durchströmen kann, wobei das Mantelelement eine Mehrzahl von Kammern (20, 120, 220) für das Wärmeträgerfluid enthält, wobei jede der Kammern mindestens eine Eintrittsöffnung (5, 105, 205) und mindestens eine Austrittsöffnung (8, 108, 208) für das Wärmeträgerfluid enthält, sodass das Wärmeträgerfluid jede der Kammern (20, 120, 220) und die Stegelementkanäle (20, 120, 220) durchströmt.Method for temperature control of a fluid, the fluid being temperature controlled by a heat exchanger (1, 100, 200), the heat exchanger comprising a jacket element (2, 102, 202) and an insert element (3, 103, 203), the fluid in flows through a fluid channel surrounded by the casing element, the insert element being arranged in the fluid channel, the insert element containing a plurality of web elements (9, 10, 109, 110, 209, 210) which are connected to the casing element at different points, the web elements are arranged in at least a first bar element row (41, 43, 141, 143, 241, 243) and a second bar element row (42, 44, 142, 144, 242, 244), the bar elements of each of the first bar element rows and the second bar element rows facing each other are arranged essentially parallel, with the angles which the web elements of different rows of web elements enclose with the longitudinal axis of the casing element differ, with at least one Part of the bar elements contains bar element channels (11, 12, 111, 112, 211, 212) which are in fluid-conducting connection with the casing element, so that in the operating state a heat transfer fluid which is supplied to the casing element can flow through the bar element channels of the bar elements, with the casing element contains a plurality of chambers (20, 120, 220) for the heat transfer fluid, each of the chambers containing at least one inlet opening (5, 105, 205) and at least one outlet opening (8, 108, 208) for the heat transfer fluid, so that the heat transfer fluid each of the chambers (20, 120, 220) and the web element channels (20, 120, 220) flows through. Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Eintrittsöffnungen und/oder Austrittsöffnungen unterschiedlicher Kammern über Stegelemente miteinander verbunden sind, die durch den Fluidkanal verlaufen, sodass ein Wärmeübergang zwischen dem Wärmeträgerfluid und dem Fluid über die Innenwand des Mantelelements und die Stegelemente erfolgt, wenn das Wärmeträgerfluid durch die Kammern und die Stegelementkanäle der Stegelemente strömt.The method of claim 12, wherein the inlet openings and / or outlet openings of different chambers are connected to each other via web elements that run through the fluid channel, so that heat transfer between the heat transfer fluid and the fluid takes place via the inner wall of the jacket element and the web elements when the heat transfer fluid through the Chambers and the web element channels of the web elements flows. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 oder 13, wobei das Wärmeträgerfluid von einer Austrittsöffnung einer der Kammern zu einer Eintrittsöffnung der jeweils nachfolgenden Kammer durch einen der Stegelementkanäle strömt, welcher in einem der im Fluidkanal angeordneten Stegelemente angeordnet ist, sodass das Wärmeträgerfluid die Kammern sequenziell durchströmt, die über eine der ersten oder zweiten Stegelementreihen miteinander verbunden sind.Method according to one of Claims 12 or 13, in which the heat transfer fluid flows from an outlet opening in one of the chambers to an inlet opening in the respective subsequent chamber through one of the web element channels which is in one of the fluid channels arranged web elements is arranged so that the heat transfer fluid flows through the chambers sequentially, which are connected to one another via one of the first or second rows of web elements. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 oder 13, wobei das Wärmeträgerfluid von einer Austrittsöffnung einer der Kammern zu einer Eintrittsöffnung in die jeweils nachfolgende Kammer durch einen der Stegelementkanäle strömt, welcher in einem der Stegelemente angeordnet ist, welches im Fluidkanal angeordnet ist, sodass das Wärmeträgerfluid die Stegelementkanäle der Stegelemente der zugehörigen Stegelementreihe sequenziell durchströmt.The method according to any one of claims 12 or 13, wherein the heat transfer fluid flows from an outlet opening of one of the chambers to an inlet opening in the respective subsequent chamber through one of the bar element channels, which is arranged in one of the bar elements, which is arranged in the fluid channel, so that the heat transfer fluid Web element channels of the web elements of the associated web element row flows through sequentially.
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