NL8001138A - Warmtewisselaar van platte buizen. - Google Patents

Description

- 1 -

Warmtewisselaar, van platte buizen.

De uitvinding heeft betrekking op een warmtewisselaar/ die tenminste een pakket platte buizen heeft, dat bestaat uit voor het doorstromen van een eerste medium aangebrachte, even lange platte buizen, die zijn gemon-5 teerd met elkaar bedekkende breedtezijden onder vorming van tussenruimten voor het doorstromen van een tweede medium en waarvan de aan elkaar grenzende einden zijn verbonden tot een eindwand, die een opening van een vergaarbak naar buiten afsluit en waardoor de platte buizen 10 uitmonden in een gemeenschappelijke vergaarruimte van de vergaarbak, in het bijzonder een oliekoeler, waarbij het eerste medium, dat door de platte buizen loopt, olie is en het tweede medium lucht.

Een warmtewisselaar van deze soort is bekend uit het 15 Duitse Auslegeschrift 21 13 583. Het gebruik van platte buizen in warmtewisselaars heeft niet alleen het voordeel, dat daardoor een betrekkelijk goed rendement van de warmtewisselaar wordt verkregen, maar ook dat warmtewisselaars van deze soort voordelen hebben met betrekking tot de ver-20 vaardigingstechniek. Een pakket van platte buizen kan bij voorbeeld worden gevormd van de rechthoekige platen, die afwisselend aan verschillende, tegenover elkaar liggende randen met lijsten zijn verbonden resp. gesoldeerd, die de ruimten, die tussen de platen liggen, naar buiten af-25 sluiten en zo doorstroomruimten gevormd worden, die afwisselend in 90° ten opzichte van elkaar gedraaide richtingen lopen. Dergelijke pakketten van platte buizen kunnen, zoals bekend is, zeer eenvoudig worden vervaardigd, doordat met soldeer overtrokken, rechthoekige platen en corresponderende 30 lijsten boven elkaar tot een pakket worden gestapeld en dan in een oven aaneengesoldeerd worden.

Ook pakketten platte buizen, waarbij de platte buizen zijn gevormd van gelaste of van platgeperste, naadloze ronde buizen, hebben bijv. bijzondere voordelen, wanneer corrosie- 35 bestendige warmtewisselaars moeten worden gevormd. In een de dergelijk geval kunnen bijv. platte buizen worden vervaardigd van edelstaal.

Bij al de bekende warmtewisselaars, waarbij pakketten - 2 - platte buizen van gelaste of naadloze platte buizen worden gebruikt, strekken de doorstroomruimten door de platte buizen voor het eerste medium zich uit in een rechte richting. In de praktijk kunnen echter omstandigheden ontstaan, 5 waarbij het eerste medium langs een gebogen baan moet worden geleid. Omdat deze platte buizen niet kunnen worden gebogen om een ten opzichte van hun afplatting loodrechte as, konden in dergelijke gevallen slechts platte buizen worden gebruikt, wanneer deze werden vervaardigd van boogvormige 10 platen met boogvormig gebogen lijsten. Dergelijke boogvormige platen leiden echter tot een groot materiaalverlies..

Aan de uitvinding ligt het probleem ten grondslag een warmtewisselaar met pakketten platte buizen te verschaffen, waarbij een gebogen doorstroombaan voor het eerste medium 15 ook met rechte platte buizen mogelijk is.

Dit probleem is bij een warmtewisselaar van de bovengenoemde soort volgens de uitvinding opgelost, doordat de vergaarbak voor de verbinding met telkens een eindwand van telkens een pakket platte buizen twee openingen heeft, de door 20 deze openingen bepaalde vlakken onder een hoek ten opzichte van elkaar staan, zodat de vergaarbak een hoekbak vormt, die twee pakketten platte buizen zodanig verbindt, dat de door-stroomrichtingen van de platte buizen van de beide pakketten platte buizen onder de genoemde hoek ten opzichte van elkaar 25 lopen. Daardoor wordt bereikt, dat aoor een hoekkast twee onder een hoek ten opzichte van elkaar staande pakketten platte buizen onderling kunnen worden verbonden en zo de stroom van het eerste medium niettegenstaande de rechte platte buizen kan worden omgekeerd.

30 De uitvinding kan bijzonder gunstig verder ontwikkeld worden, doordat de hoek tussen de beide openingsvlakken van de hoekkast i van 360° bedraagt en n gelijke pakketten platte buizen door n hoekbakken van deze soort onderling zijn verbonden tot een n-zijdige ringwarmtewisselaar. De uitvinding 35 verschaft dus de verrassende mogelijkheid uit pakketten platte buizen, die bestaan uit rechte platte buizen, een ringkoe-ler te vervaardigen. Uit het Duitse Offenlegungsschrift 22 00 826 is weliswaar een ringkoeler van platte buizen bekend. Deze bestaat echter uit ringvormig uitgesneden platen, 40 die door ringvormig gebogen lijsten voor het vormen van de 800 1 1 38 i ·* - 3 - platte buizen, voor het eerste medium en door ringvormig gebogen plaatlamellen voor het vormen van de radiaal gerichte doorstroomruimten voor het tweede medium met elkaar zijn verbonden. Bij het vervaardigen van de ringvormige platen 5 en lamellen voor deze bekende ringwarmtewisselaar gaat veel materiaal bij het op maat snijden van de ringvormige platen verloren. Daarentegen wordt door de uitvinding bereikt, dat de platte buizen voor een ringkoeler uit rechthoekige platen kunnen worden vervaardigd, die door rechte lijsten met el-10 kaar zijn verbonden. Het op maat snijden van de platen en van de lijsten is daarbij praktisch zonder verlies mogelijk.

Een verder voordeel van deze uitvoeringsvorm volgens de uitvinding bestaat in het feit, dat voor een ringkoeler ook pakketten platte buizen van gelaste of van plat geperste, 15 naadloze ronde buizen kunnen worden gevormd, wat in het bijzonder zeer gunstig kan zijn bij bijzondere gevallen van gebruik, wanneer de ronde koeler moet zijn vervaardigd van een corrosiebestendig materiaal, bijv. van edelstaal.

Voor het toe- en afvoeren van het eerste medium in de 20 rondlopende platte buizen van een rondwarmtewisselaar volgens de uitvinding kunnen twee hoekbakken zijn voorzien van telkens een toevoer- resp. een afvoerstomp voor het eerste medium, die bij voorkeur zijn aangebracht aan diametraal tegenover elkaar liggende plaatsen.

25 ^ Bij ©en voorkeursuitvoeringsvorm is in tenminste ëën hoekbak aan ieder van de beide openingen een vergaarruimte toegevoegd, waarbij de beide vergaarruimten van elkaar zijn gescheiden door een binnenwand en zijn voorzien van telkens een aansluitstomp voor het eerste medium. Daardoor wordt be-30 reikt, dat men een ringwarmtewisselaar volgens de uitvinding zodanig kan uitvoeren, dat het eerste medium in de ene ver-zamelruimte van de hoekbak wordt geleid en dan door alle platte buizen van de ringvormige warmtewisselaar naar de andere verzamelruimte van dezelfde hoekbak terugloopt, waar 35 het dan door de afvoerstomp wordt afgevoerd. Men kan echter ook twee of meer van dergelijke onderverdeelde hoekbakken gebruiken, zodat dan twee of meer doorstroomruimten voor twee of meer verschillende eerste media worden verkregen.

Men kan daardoor met ëën en dezelfde ringvormige warmtewis-40 selaar en bijv. met ëën en hetzelfde tweede medium, bijv.

- 4 - luchtr enige verschillende eerste media koelen.

Een ander, voordeel, van de. uitvinding bestaat daarin, dat slechts door verschillende vorming van de hoekbakken namelijk door de keuze van verschillende fracties van 360° 5 voor de hoek tussen de beide openingsvlakken,. uit dezelfde pakketten platte buizen ringwarmtewisselaars met verschillend veelzijdige omtrek en daarmede met verschillend grote ringdiameter kunnen worden vervaardigd, wat de vervaardiging van verschillend grote koelinrichtingen eveneens aan-10 zienlijk. vereenvoudigt.

De uitvinding zal hieronder nader worden toegelicht aan dehand van de tekening, waarin bij wijze van voorbeeld een aantal uitvoeringsvormen van de warmtewisselaar volgens de uitvinding zijn weergegeven.

15 In de tekening toont : fig. 1 in perspectief een aanzicht van een eerste uitvoeringsvoorbeeld van een warmtewisselaar, die slechts, uit twee pakketten platte buizen van platgedrukte, naadloze buizen bestaat; 20 fig. 2 een zijaanzicht van een pakket platte buizen van de warmtewisselaar volgens fig. 1; fig. 2a in perspectief een aanzicht van de hoekbak, die wordt gebruikt bij het uitvoeringsvoorbeeld volgens fig.

1 en 2; 25 fig. 3 in perspectief een aanzicht van een tweede uit voeringsvorm van een warmtewisselaar, die bestaat uit twee pakketten platte buizen; fig. 4 een bovenaanzicht van de warmtewisselaar, volgens fig. 3, gedeeltelijk in doorsnede en afgebroken weergegeven; 30 fig. 5 in perspectief een aanzicht, die de constructie van het pakket platte buizen van het uitvoeringsvoorbeeld volgens fig. 3 en 4 in uiteengenomen toestand weergeeft; fig. 6 een met fig. 2 overeenkomende afbeelding van een hoekbak met twee verzamelruimten; 35 fig. 7 tot 10 bovenaanzichten van verschillende volgens de uitvinding gemonteerde ringvormige warmtewisselaars.

De in fig. 1 weergegeven warmtewisselaar bestaat uit twee als geheel met 11 aangeduide pakketten platte buizen, die onderling zijn verbonden door een als geheel met 12 aan-40 geduide hoekbak. De hoekbak 12, die alleen in fig. 2a in pers- 800 1 1 38 - 5 -

It -» pectief is weergegeven, heeft twee openingen 13. en 14,. die ieder een plat openingsvlak bepalen. Deze openingsvlakken staan onder een hoek 15 ten opzichte van elkaar (fig. 1 en 4) en zijn door de binnenruimte van de hoekbak onderling 5 verbonden.

Het pakket platte buizen 11 bestaat bij het uitvoerings-voorbeeld volgens de figuren l en 2 uit even lange, rechte platte buizen 21, die zijn gevormd door platpersen van naadloze ronde buizen en bijv. bij aan corrosie onderhevig 10 gebruik kunnen zijn vervaardigd van edelstaal of een ander, niet corroderend metaal. De einden van de platte buizen 21 van gelijke lengte zijn verbonden met de randen van openingen 22 in telkens een plaat 23, bijv. gelast, zodat de platen 23, die zich aan de beide einden van het pakket platte bui-15 zen 11 bevinden, eindwanden van het pakket platte buizen vormen. Ieder van de beide openingen 13 en 14. van de hoekbak 12 is gesloten met een dergelijke, door een plaat 23 gevormde eindwand van een pakket platte buizen 11, wat bijv. kan worden bereikt, doordat de plaat 23 aan de randen van telkens 20 de opening 13 of 14 is gelast. De. vrijblijvende eindwand kan dan zijn verbonden met een verdere hoekbak of een andere verzamelbak. Door de verbinding van de beide pakketten platte buizen door de hoekbak 12 wordt ondanks de rechte doorstroomruimten van de platte buizen een gebogen doorstroom-25 baan voor het eerste medium verschaft.

Het in de figuren 1 en 2 weergegeven uitvoeringsvoor-beeld kan ook een deel. vormen van een ringvormige warmtewisselaar, zoals hij hieronder in details is beschreven en in de figuren 7 tot 10 is weergegeven. De figuren 1 en 2 kunnen 30 daarom ook als afgebroken afbeeldingen van een deel van een dergelijke ringwarmtewisselaar worden beschouwd. Het bijzondere voordeel van een dergelijke ringvormige warmtewisselaar, die is opgebouwd uit pakketten van platte buizen, bestaat daarin, dat deze kan worden vervaardigd van pakketten 35 platgeperste, naadloze buizen van een corrosiebestendig metaal, bijv. van edelstaal of een dergelijk metaal.

Het in de figuren 3 tot 5 weergegeven uitvoeringsvoor-beeld van een warmtewisselaar correspondeert met de warmtewisselaar volgens fig. 1 met slechts het verschil, dat hier 40 ieder pakket platte buizen 111 is gevormd van onderling con- - 6 - gruente, rechthoekige platen 123, die elkaar bedekkend boven elkaar zijn aangebracht en door lijsten 124 en 125 op een afstand van elkaar worden gehouden en met deze lijsten zijn verbonden, bijv. gesoldeerd. De lijsten 124 zijn hierbij 5 aangebracht langs de langsranden van de rechthoekige platen 123, zodat door twee aan elkaar grenzende platen 123 en de langslijsten 124 telkens een zich in de langsrichting van de rechthoekige platen 123 uitstrekkende platte buis wordt gevormd, die de functie vervult van een platte buis 21 van 10 het uitvoeringsvoorbeeld volgens fig. 1 en voor het doorstromen van een eerste medium dient, bijv. van olie in een oliekoeler. De tussenruimte, die wordt gevormd door de afstand tussen twee zo geconstrueerde platte buizen, wordt zijdelingsbegrensd door twee lijsten 125, die zich uitstrek-15 ken langs de tegenover elkaar liggende korte randen van de platen 123 en daar zijn verbonden met de aanliggende platen 123. Door deze lijsten 125 en de daarmede verbonden platen worden doorstroomruimten begrensd, waarvan de doorstroom-richting loodrecht loopt op de doorstroomrichting van de platte 20 buizen en die voor het dóórstromen van een tweede medium dienen, bijv. lucht in een oliekoeler. Om de warmteovergang tussen het tweede medium door de platen 123, die deze tussenruimten begrenzen, en het eerste medium, dat stroomt door de platte buizen, te verbeteren, zijn in deze door-25 stroomruimten, die zich uitstrekken langs de lijsten 125, plaatlamellen 126 aangebracht, die kunnen zijn gesoldeerd met de aangrenzende platen 123. Een dergelijk pakket platte buizen kan zeer eenvoudig en praktisch zonder verlies door op maat snijden worden vervaardigd, doordat de platen 123 30 en de lijsten 124 en 125, zoals dat in fig. 5 is weergegeven, boven elkaar worden gelegd. Wanneer de platen 123 en de lijsten 124 en 125 van soldeer zijn voorzien, behoeft men een zo gemonteerd pakket op bekende wijze slechts in een soldeeroven of een soldeerbad te leiden, zodat dan deze de-35 len in ëën arbeidsgang dicht aaneen gesoldeerd worden.

Bij een pakket platte buizen 111, dat op deze wijze aan-eengesoldeerd is, worden de einwanden gevormd door de korte kanten van de platen 123, de einden van de lijsten 124 en de uitwendige breedtezijden van de lijsten 125. Deze eind-40 wanden kunnen nu eenvoudig worden verbonden met de randen 800 1 1 38 . J » - 7 - van. de openingen 13. van hoekbakken 112, bij-v. aaneengesol-deerd.

In de figuren 7 tot 10 zijn verschillende ringvormige warmtewisselaars weergegeven, die zijn opgebouwd uit de 5 pakketten platte buizen 11 of 111. Bij deze ringwarmtewisselaar s is behalve een hoekbak 12 ook nog een hoekbak 112 (fig. 6) of 212 (fig. 8) nodig. Bij de hoekbak 112 is de binnenruimte verdeeld door een binnenwand 16 in twee ver-zamelruimten 17 en 18, waaraan de openingen 13 resp. 14 10 zijn toegevoegd. Ieder van deze verzamelruimten 17 en 18 is verbonden met een aansluitstomp 19. De hoekbak 212 heeft zoals de hoekbak 12 een doorlopende binnenruimte en is bovendien voorzien van een aansluitstomp 19'. Al naar de grootte van de hoek 15, die wordt gevormd door de beide 15 openingsvlakken van de hoekbakken 12, 112, 212, kan het aantal zijden van de veelzijdige ringwarmtewisselaar willekeurig worden gevarieerd.

Bij de uitvoeringsvoorbeelden volgens de figuren 7 en 8 bedraagt de met 15 aangeduide hoek 90°. Daardoor wordt 20 een vierzijdige ringvormige warmtewisselaar verkregen. Bij het uitvoeringsvoorbeeld van fig. 7 zijn hierbij twee hoekbakken 112 met telkens twee verzamelruimten en met telkens twee aansluitstompen 19 aangebracht. Deze hoekbakken 112 zijn aan tegenover elkaar liggende hoeken van de ring-25 vormige koelers aangebracht. De beide andere hoekbakken 12 omsluiten telkens één enkele doorlopende verzamelruimte.

Zoals in fig. 7 door de pijlen 127 en 128 alsmede door de met strepen aangeduide stroomlijnen 129 resp. 130 is weergegeven, worden door deze uitvoering'twee doorstroomruimten 30 verkregen voor het eerste medium, dat door de platte buizen heen stroomt. Een dergelijke ringwarmtewisselaar kan voor een in twee stromen verdeelde stroom van een eerste medium of voor twee verschillende eerste media worden gebruikt.

De in fig. 8 weergegeven ringvormige warmtewisselaar 35 onderscheidt zich van de ringwarmtewisselaar, die in fig. 7 is weergegeven, slechts doordat hier de beide hoekbakken 212, die zijn voorzien van aansluitstompen 19', slechts telkens êên enkele doorstroomruimte en daarmede telkens slechts één enkele aansluitstomp 19' hebben. Daardoor wordt een ringwarm-40 tewisselaar verkregen, die slechts, voor één enkel medium - 8 - kan worden gebruikt, dat door de platte buizen been stroomt, waarbij dit medium volgens, de in fig. 8 eveneens, door pijlen en streeplijnen weergegeven doorstroming in twee takken wordt verdeeld, die dan weer tot ëên stroom worden samengevoegd in 5 de aansluitstomp 19'.

Bij het uitvoeringsvoorbeeld, dat in fig. 9 is weergegeven, is een ringvormige warmtewisselaar afgeheeld, waarbij" de openingsvlakkeh van de hoekbakken 12' en 112' een hoek 15 van 360° = 120° vormen. Met deze hoekbakken 12' en 10 3 112' kan nu een driezijdige ringwarmtewisselaar worden gemonteerd. Bij dit uitvoeringsvoorbeeld is slechts êên hoek-bak 112' in twee verzamelruimten verdeeld en voorzien van twee aansluitstompen 19. De beide andere hoekbakken 12' hebben slechts ëên enhsle verzamelruimte als doorstroomruimte. 15

Bij deze rondwarmtewisselaar stroomt het eerste medium door de ene aansluitstomp 19 in de warmtewisselaar, loopt rond in de ene warmtewisselaar door de platte buizen en stroomt dan uit de tweede aansluitstomp 19 naar buiten.

De ringwarmtewisselaar, die in fig. 10 is weergegeven, 20 heeft twee hoekbakken 12 *' en drie hoekbakken 112' ', waarbij de hoek 15 tussen de openingsvlakken 360° = 72° bedraagt.

5

Met deze hoekbakken kan een vijfzijdige warmtewisselaar worden geconstrueerd. De daarbij gebruikte driehoekbakken 11211 25 zijn telkens in twee verzamelruimten verdeeld en voorzien van telkens twee ansluitstompen 19. Daardoor heeft deze ringwarmtewisselaar drie doorstroomruimten 131, 132 en 133. Hij kan dus worden gebruikt voor drie verschillende eerste media. Daarbij is op te merken, dat de verschillende doorstroamruim-30 ten bij al de weergegeven ringvormige warmtewisselaars verschillend lang kunnen zijn uitgevoerd afhankelijk van het feit waar men de hoekbakken 112, 112' of 112'' aanbrengt.

Dit heeft het voordeel, dat men bij het gebruik van verschillende eerste media daarvoor verschillende warmtewissel-35 omstandigheden kan verschaffen.

Wanneer de ringwarmtewisselaars volgens de uitvinding bij de voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding uit de pakketten platte buizen volgens de fig. 3 en 5 worden geconstrueerd, ontstaat het eerste en verrassende voordeel, 40 dat hier de ringwarmtewisselaar kan worden opgebouwd uit 800 1 1 38 - 9- pakketten platte buizen 111, die praktisch zonder, verlies van materiaal kunnen worden vervaardigd bij het op maat snijden van de platen 123 en van de lijsten 124 en 125.

Een verder voordeel is, dat deze pakketten platte buizen 5 111 maar ook de pakketten platte buizen 11 volgens het uitvoeringsvoorbeeld van fig. 1 en 2 bruikbaar zijn voor verschillend grote i.ringwarmtewisselaars afhankelijk van wat voor soort koekbakken 12, 12', 121', 112, 212 , 112'1 worden gebruikt.

w C o 'n' c 1' u s i es- 800 1 1 38

Claims (7)

1. Warmtewisselaar, die tenminste een pakket platte buizen heeft, dat bestaat uit voor het dóórstromen van een eerste medium aangebrachte platte buizen van gelijke lengte, die met elkaar bedekkende breedtezijden onder, vorming van 5 tussenruimten voor het dóórstromen van een tweede medium zijn gemonteerd en waarvan aan elkaar grenzende einden zijn verbonden tot een eindwand, die een opening van een verzamelbak naar buiten afsluit en waardoor de platte buizen uitmonden in een gemeenschappelijke verzamelruimte van de 10 verzamelbak, met het kenmerk, dat de verzamelbak voor de verbinding met telkens een eindwand van telkens een pakket platte buizen (11,111) twee openingen (13,14) heeft, de vlakken, die worden bepaald door. deze openingen, onder een hoek (15) ten opzichte van elkaar staan, zodat 15 de verzamelbak een hoekbak (12,12', 12'', 112,112',112'', 212) vormt, die twee pakketten platte buizen zodanig verbindt, dat de doorstroomrichtingen van de platte buizen van de beide pakketten platte buizen onder de genoemde hoek ten opzichte ven elkaar lopen. 20

2. Warmtewisselaar volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat de hoek (15) tussen de beide openings-vlakken van de hoekbak (12,12',12'',112,112',112'',212) — van 360° bedraagt en dat n gelijke pakketten platte buizen 25 door n hoekbakken van deze soort onderling zijn verbonden tot een n-zijdige ringwarmteuitwisselaar.

3. Warmteuitwisselaar volgens conclusie 1 of 2, m e t het kenmerk, dat tenminste een hoekbak (212) is 30 voorzien van een aansluitstomp (19) voor het eerste medium.

4. Warmteuitwisselaar. volgens één. der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat tenminste in een hoekbak (112,112',11211) aan ieder van de beide openingen 35 (13,14) een verzamelruimte (17,18) is toeg.evoegd en de beide verzamelruimten door een binnenwand (16) van elkaar zijn gescheiden en ieder zijn voorzien van een aansluitstomp (19) voor het eerste medium. '800 1 f 38 - 11 -

5. Warmteuitwisselaar. volgens, conclusie- 4, m e t het kenmerk, dat tenminste twee in twee. verzamel-ruimten (17,1.8) verdeelde hoekbakken. (112) zijn aangebracht, die tenminste twee doorstroomruimten voor. één of tenminste twee verschillende eerste media van elkaar scheiden.

6. Warmteuitwisselaar volgens êén der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de platte buizen van tenminste één pakket platte buizen Uil) zijn gevormd door rechthoekige platen (123), die afwisselend aan verschillende, tegenover elkaar liggende randen met lijsten (124,125) zijn verbonden, bij voorkeur gesoldeerd.

7. Warmteuitwisselaar volgens één. der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de platte buizen (21) van tenminste éên pakket platte buizen (11) zijn gevormd door gelaste of door platgeperste, naadloze ronde buizen, waarvan de einden zijn verbonden met de randen van openingen (22) van een plaat (23), die de eindwand van het pakket platte buizen vormt. 800 f 1 38