DE1451246A1 - Waermetauscher - Google Patents

Description

• Die Erfindung befaßt sich mit Verbesserungen an Wärmetauschern. Unter "Wärmetauacher" sollen alle Arten von Vorrichtungen verstanden werdeng die dazu dienen, Wä=e zwischen zwei Medien zu übertragen..Dabei können 1)eide Medien Gase, beide Redien Flünsigkeiten oder einen der Nedien ein Gas und das andere eine Plüssigkeit Derartige Wärmetauocher umfassen . Radiatoreng Bollert Verdampfert Vorwärmerg Reaktionageräte für chemische Vorgänge u.dgl.
• Mehr im einzelnen ist nie.Erfindung auf die Ausbildung eines Wärmetauscherelementes gerichtet, das-dazu geeignet istv mit anderen gleichartigen Elementen zu einer vollständigen Einheit vereinigt zu werden. Diese Einheit soll die notwendigen Glieder zum Zuführen eines ersten Mediums zur Einheit und-zum Sammeln des Rediiim nach dem Durchgang durch die Einheit sowie zur Zufuhr und Abfuhr eines zweiten Mediums umfassen. In seiner einfachsten Form soll ein Wärmetauscher nach der Erfindung dazu benutst werden können,_ um Wärme von einem Medium an die umgebende Luft oder umgekehrt abzugeben. Eine derartige Ano rdnung wird allgemein als Radiator bezeichnet und dient beispielsweine zur Beheizung von Räumen mit Hilfe einen- erwärmten Radiums oder zur Abkühlung einen-Rediums durch-Uwälzen von Luft durch den Wärmetauaoher.
• Der Irfindung liegt in *roter Linie die Aufgabe zugründet Wärmetaugoherei«eute-zu aohaffene die einen oehr hohen Wärmettbergang ermöglichen und dadurch gestatten, Wärmeaustauscher hoher Leistung bei kleinen Dimensionen zu erzeugen@ Die Erfindung umfaßt allgemein ein Wärmetauscherelement in Ganzmetall-Bauweiaeg das sehr dünne Wand:ungen aufweist, die dazu dienent das eine Medium von dem anderen zu trennen" und das so ausgebildet ist, daß es mindestens-in einem der Medien eine starke Turbulenz erzeugt, damit unter Betriebebedingungen ein guter Wärmeübergang gewährleistet wird, der zusammen mit der Köglichkeit, sehr dünne Metall.wände zur Trennung der beiden Medien

  ein> eiiic--.ri schtiellen W ärm eau 0 t a u so h ermö g-

  durch die Erfind.ung ein Wärme-

  "r:-----.#1--,.arf.-iii, das zwei parallele Wände

  und diunit fest verl-undezie Rohrabschnitte- umfaßt, die

  oich, 2#i#iir-olieii den i-Tänden erstrecken und diese miteinander verbInäeng un"-' d-:te weiterhin -an den AuPenflächen der beiden Wände offen sind und Durchgänge bilden-, so daß ein erste2 Medlum über die Aulenflächen des Blementes und durch die Roheabschnitte hindurchgeleitet und Vin 7,#wi,.101t n die beiden Wände hindurch Le - und um die Rohrabschnitte herumgeleitet werden kann, um einen-Wärmeaustauach zwischen den beiden Medien zu bewirken, Die Erfindung besteht weiterhin*daring daß ei - n im wesentlichen geschlossenes Gehäuse auswärmeleitendem Werkstoff mit einander gegenüberliegenden Wänden vorgegehen-ist und daß sich zwisohen-diesen Wänden eine Vielzahl'von fest mit diesen Wänden verbundenen Rohrabschnitten erstreckt und daß weiterhin Glieder vorgesehen sind# um ein erstes Nedium in,daa Gehäuse einzuleiten-und ein zweites Medium über die Außenflächen des Gehäuses hinüberzuleiten.
• Bei dem Gehäuse kann es sich um ein'geschloesenes, hohles Gehäuse handeln, das parallele Wände aufweisti deren Abstand wesentlich geringer ist als die-21ä6henausdehnung dieser Wände. Zwischen diesen Wänden erstrecken sich da= die fest mit diesen Wänden verbundenen Rohrabschnitte" die nach den AüBenflächen der Wände hin, offen sind.
• Die-einander.gggenüberliegenden Wände-haben vorzugsweise glatte-Und ebene Außenflächen. Die Enden der Rohrabschnitte schließen vorteilhaft bUndig mit diesen Außenflächen ab, so daß die Öffnungen in diesen elächen von den Mündungen dieser Rohrabschnitte gebildet werden. Jedes Element kann weiterhin aus dünnemg hochleitendem Metall# beispielsweise aus Kupfer oder Silber, bestehen und gegebenenfalls mit einer Schutzschieht aus einem anderen Netallt beispielsweise aus Nickel, vereeheh seini Sowohl-das äußere Gehäuse als auch die Verbindungselemente zwischen den parallelen Wänden können vorteilhaft als ein einziges, gemeinsames Teil auf galvanoplastischem Wege hergestellt sein.
• Gegenstand der Erfindung ist weiterhin ein Wärmeauatauschor, der eine Mehrzahl von Wärmeaustauscherelementen der vorstehend beschriebenen Art umfaßt, die-zwischen Endplatten dera'rt angeordnet sindf daß zwischen benaohbarten Wänden benachbarter Elemente Kammern entstehen. Weiterhin sind bei einem solchen Wärmetauscher Glieder vorgeseheni um ein erstes Medium in das Innere all dieser Elemente einzuleiten, so daß.dieses Nedium die Rohrabschnitte zwischen den gegenüberliegenäe n wänden um,-spült, und um ein zweites Nedium den aufeinanderfolgenden Kammern zwischen den benachbarten Elementen zuzuleiteug so daß das zweite Medium von einer Kammer in die andere durch die Rohrabschnitte etrümtg die sieh zwischen den parallelen Wänden der einzelnen Austauscherelemente erstrecken. im Palle einer Wärmätauscher-Anordnung nach Art eines Radiatorag bei dem Luft als eines der Mediön Verwendung findetg kann jedes Element längs eines Teiles oder der ganzen Ausdehnung einer Kante offen sein" um der atmosphärischen Luft einen direkten-Zugang zu dem Raum zwischen den Wänden eines jeden Blementes zu gestatten und es kann ein Wärmetauacher eine Vielzahl solcher Elemente umfassen, die zwischen Endplatten angeordnet und befestigt, sind.
• Die Wärmetauscherelemente nach der Erfindung.werden'vorzugeweise'auf galvanoplastischem Wege erzeugt" indem ein elektrolytischer Niederschlag auf einer Matrize erzeugt wirdv die aus einem rechteckigen plattenartigen Element beotehtg das 'eine Vielzahl von Löchern aufweist. Die Matrize kann aus einem Metall mit niederem Schmelzpunkt oder einem nichtmetallischen Werkstoff bestehen, der ebenso wie das leicht schmelzende Metall aus dem -erzeugten Wärmetauscherelement durch kunachmelzen oder durch ein anderes geeignetes Verfebren entfernbar ist. Der elektrolytisch gebildete Körper wird'zweckmäßig aus einem hochleitenden Metall wie Silber oder Kupfer hergestellt, der mit einer zusätzlichen ersten-und/ oder letzten Schicht eines Schutzmetalles, wie z.B, Nickel# versehen sein kann. Die Matrize kann.mit einer Trenneahicht überzogen seing die beispielsweise aus Graphit bestehtg das mit Hilfe eines organischen lbsungsmittels aufgetragen wurde und,das.dazu dient, das Ablösen,des Matrizenwerkstoffes von der aufgebrachten, Blektroplattierung abzulösen.
• Verschiedene Ausführungeformen der vorliegenden Erfindung sind in der Zeichnung beispielsweise dargestellt. Es zeigen: Pig, 1 und 2 perspehtivische Ansichten von-Wärmetauacher-. elementen gemäß eillem Ausführnngsbeispiel der Erfindung,

  '3 nach Fig. 2

  1,11 -'s aes Eilem.entes

  in vorr--rößerten Schnitt längs der

  T

  Fig. 4 einen Schnitt ähnlich Pig. 3-eines weiteren. Aueführungobeispielee.der Erfindung, daa.'zwei aneinandergrenzende Elemente aufweist$ .Pig. 5 einen Schnitt durch einen Wärmetauacher, der Elemente nach den Fig, 1 bis 3 und Abstandselemente umfaßt9 Pig. 6 die perspektiviaohe Ansieht einen Abstandeblementes nach Pig. 5v Pig. die-perapektivische Ansicht einer weiteren Porm eines Wärmetauscherelementes, Pig. 8 einen Schnitt durch einen Wärmetauscher, der für die Verwendung atmosphärischer Luft als-wätmetauschendes Medium ausgebildet istg Pig.#9 -eine-perspektivischi Ansicht der Blementeu die bei dem Ausführungebeispiel nach Fig. 8 Verwendung findeng Pig.10 einen Ausschnitt in vergrößertem Maßstab eines Wärmetauscherelementes mit einer gewellten Oberfläche# Fig. 11 die Draufsicht auf eine Fläche einer weiteren Auaführungeform eines Wärmetauacherelementes nach der Brfindungg Fig. 12 einen Querschnitt längs der Linie XII-XII durch das Element nach Pig. 119 Pig. 13 verschiedene Formen von Abstandeelementen oder Dichtungen.'die zwischen benachbarten Elementen angeordnet werden können und bei dem Ausführungebeispiel nach Fig. 5 anwendbar sind und Fig. 14 die perspektivische Ansteht einer Natrize, die bei der Heratellung von Wärmetauaoherelementen nach den Pig. 1 und 2 geeignet ist.
• Die Zeichniii4 macht deutlich"daß das wesentliche.Merkmal der Erfindung darin b esteht, daß einzelne Wärmetauacherelemente vorhanden eindg die so ausgebildet eindt daß oie zu Wärmetansc.hereinheiten zusammengesetzt werden könne:#i-t. Typische Anordnungen solcher Wärmetauscher zeigen die Fig. 5 und 8 der Zeichnung.
• In allen Fällen umfassen die Wärmetauscherelemente flache@ .kastenattige Gehäuse mit parallen Vorder- und Rückwändeni die voneinander um einen Betrag entfernt sind, der sehr viel geringer ist als irgendeine Dimension in der Ebene der Plächen. Die Plächen werden von sehr dünne#n und vorzugsweise hoohleitenden Metallen oder Legierungen gebildet und können auchi wenn erforder--lieh, von übereinander gelagerten dünnen Schichten verschiedener Metalle-gebildet sein. Dies hängt Im einzelnen von den zu erwart-enden Betriebebedingungen-ab.-So können beispielsweise die Gehäuse mit Vorteil au a Kupfer bestehen, weil Xupfer bekanntlich eine hohe thermisehe leitfähigkeit-aufweist.-Dieses Metall kann auf einer oder auf beiden Seiten mit einem Überzug eines anderen Metalles versehen-seing das eine schützende Wirkung hat, beispielsweise mit Nickel. Die parallelen-Wände 11 und 12, die-in den Fig. 1 bis 3 dargestellt sind.. sind an einer Vielzahl von Stellen durch Rohrabschnitte 13 miteinander verbundeng die-eine Anzahl von Durchlässen bildeng die sich vonder Außenfläche der Wand 12 zur Außenfläche der Wand 11 erstrekken. Es-ist ein wesentliches Merkmal der Erfindung, daß diese Aohrabschnitte -13 einen-gemeineamert,Teil mit den Wänden 11 und 12 bilden und mit--der; -Außenaeite -dieser Wände,bündig abschließen, wie es Fig. 3 deutlich zeigt.
• Wie ersichtlich9 bildet jedes Element ein-kaatenfö-rmi-See Gehäuseg das aus sehr dünnem Xetall besteht und mit einer großen Anzahl von.Rohrabschnitt_en 13'veree-. hen ist, die sich zwischen der Vorder- und Rückwand erstrecken und jedem Element eine erhebliche Festigkeit und Steffigkeit verleihen, obwohl die Wandlungen sehr dünn sind, Diese Anordnung gewährleistet einen gu- ten Wärmeübergang zwischen einem Nedium, das den Raumzwischen den Wänden 11 und 12 durchfließt und die Rohrabschnitte 13 umspült, und einem Xediump das über die äußeren Flächen der Wände 11 und 12 und durch die Rohrabschnitte 13 fließt. Bei dem in den Pig. 1 bis 7 der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel hat jedes Austauechere lement die' Form eines geschlossenes Gehäuses; der Raum längs des Umfanges der Wände 11 und 12 ist durch eine Stirnwand 14 verschlosseiig ao daß jedes Element eine im wesentliehen geschlossene Einheit bildet-* Zur Zu- und Abfuhr eines Ilediuma'zum bzw. aus dem-Inneren eines solchen Elementes sind eine Z-Li-i&ange- und eine Ausgangsleltung

  15 vorgeseheni die Im wesentlichen den Rohrabächnitten

  13 gleichen, aber wesentlich größeralb diese Abschnit-

  te sind. Diese Leit#mgen können, einen runden -oder auch

  einen länglichen-Querechnitt haben. In den Pig. 1 und

  2 haben die-Leitung-en 15 einen länglichen Querschnitt.

  Im Bereich.der leitungen 15-befinden sich Öffnungen 16

  -(riß. 3) oder-Auäeohnitte#17'(Pig. 5)9 so'daß ein Ke-

  dium von der Leitung 15 in den Rau-m im-Ihneren des Bis.

  mentes- eintreten -und am anderen Ende- des- Elementes aus

  einer gleichartigen Leitung wieder austreten - kann.

  Die einzelnen Wärmetauscherelemente sind so ausgebil-

  detg daß sie z'u einer Wärmetauscher-Einheit zusammen-

  gesetzt N(erden können, wie es Fig. 5 zeigt. Bei 4 - ein Aus-»

  führungäbeispiel nach Fig. , 5 Ist eine-Vielzahl von

  Wärmetauscherelementen B Seite-an' Seite zwischen Gehäuse-

  EndWänden-18 angeordne t.-die mit Hilfe von Befestigungs-

  bolzen 19 zusa-mmengeha:Lte-n-werde'n" die-sich durch ent-

  sprechende löcher 20 in.den läementen#destrecken. Diese

  löcher 20 ein« beispielsweise in den Fige'-1.und 2 dar-

  Bestellte

  Jedes Wäinüetausehördl-ement E-Ist von dein ihm benachbarten

  Element dÜrch einen Abstandshalt.er 22-'geteennt.,-der Dieb

  aus Fig.-6 ersichtliche Form hat. Jeder dieser Abstandshalter hat die gleiche äußere Form wie die Wärmetauacherelemente B und weist ein offenes Mittelteld 23 auf, das zur Bildung einer Mehrzahl von Turbulenzkammern 24 zwischen den benachbarten Elementen B dient. Die Ab-. standshalter können aus einem in genügendem Maße deformierbaren Werkstoff bestehen, beispielsweise aus Kunststoff, um eine gegen die verwendeten Medien abgedichtete Verbindung zu schaffen. Sie können aber auch aus Metall bestehen, wobei dann ihre Flächen mit.einem geeigneten Dichtungsmittel überzogen worden müssen.
• Es ist ersichtlich, daß alle Leitungen 15 der Wärmetäuscherelemente B aneinander anschließen und eine durchgehende Tieltungr bilden, die an einem Ende des Wärmetauscherelement esmit einem Zuflußrohr 25 und am anderen Ende des Blementes B mit einem Abflußrohr 26 fluchten. Ein über das Rohr 25 zugeführtes, ganförmiges oder flüssiges Nedium wird also in die miteinander fluchtenden Leitungestücke 15'gelangen und von dort durch die Öffnungen 16 in die -Räume innerhalb der Elemente B eintreten, die Innenflächen der Wände 11 und 12 überstreichen und die Rohrabschnitte 13 umströmeng dann durch die anderen Leitungeabschnitte 15 wieder austreten und durch das Rohr 26 abgeführt werden. Ein zweites Medium wird durch-ein Zuleitungsrohr 27 in eine,erste Türbuleitzkam.mer 24 eingeführt, überstreicht dann die Außenfläche des ersten.Blementes B, gelangt dahn durch die Rohrabaohnitte 13 in die nächste Turbulenzkammer und so fort, bis das-Medium das Austritterohr 28 e'rreie-htp das an die andere-Endplatte 18 angeschlossen-ist.
• Vorzugsweise finden zwei verschiedene "Sorten" von Wär-e metauaoherelementen Veniend-ung, die in den Fig. 1 und 2 dargestellt sind und die sieh durch eine unterschiedli# ehe Anordnung der Rohrabschnitte 13 unterscheid'eii. Die .Anordüung der Rohrabschnitte 13 iat so getroffen, daß bei abviechsel--zide-r..Anordnung-der beiden verschiedenen, Elemente die eiw"elne*n Rohrabochnitte 13 niemals miteinander fluchten, sondern gegeneinander vernetzt sind, wie es Pig. 5 der Zeic.Iraung zeigt. Hierdurch wird ein turbulenter Fluß-dee Medlums erzwungen, wenn diesen von dem Rohr 27-durch einen Satz der Rohrabsch#xiitte 13 hindurchtritt und in die-nächste Turbulenzkammer 24 gn Stellen gelangt, die den Rohrabschnitten 13 in dem benachbarten Element nicht direkt gegenüberliegen.. so daß das Mediujn gez,vmngen ist, von einem'glement, zum anderen Umwege zu durchlaufen. Ein imwesentlichen gleiches Ergebnis kann erzielt werden, wenn an sich identische Elemente B Verwendung finden, bei denen die Rohrabsohnitte 13'in bezug-auf min,-destens eine Achse des Elementes unsymmetrisch ver-, teilt sind, wie es Fig. 7 zeigt, wo die Elemente in bezug auf die horizontale Achse unsymmetrisch angeordnet sind. Wird bei einer solchen Verteilung der Rohrabschnitte jedes zweite Element in umgekehrter Stellung verwendet wie die aÜderen Elemente, wird das gleiche Resultat erzielt wie bei Verwendung verschiedener Elemente nach den Fig. 1 und 2, d.h. &aß kein Rohrabschnitt 13 mit einem Rohrabschnitt in dem benachbarten Element fluchtet. Bei dem-Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 müßte also jedes zweite Element um die horizontale Achse um 180 0 geschwenkt werden. Wenn außerdem» wie es das Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 zeigt, die Verteilung der Öffnungen auch noch in bezug auf die vertikale Achse-unsymmetrisch istt eind,vier verschiedene Anordnungen der El emente mögliehg indem einige Elemente nur um die horizontale Achseg andere nur um-die vertikale und weitere sowohl um die horizontale als auch um die vextikale Achse versehwenkt werden. Durch die Hin" tereinanderanordnung solcher Platten in verschiedenen Stellungen kann ein hohes Ausmaß von Turbulenz in.den verschiedenen Turbulenzkammern 24 erzielt werden, ohne daß es erforderlich istg verschiedene gorten von Wärmeaustauscherelementeia B herzustellen.
• .Fiä. 4 zeigt eine andere mögliche Ausbildung der Wärmetausehereleme'nte E, bei der die Wände der Elemente schalenförmige Flächenabschnitte-111 und 112 aufweisen. Die Randteile der Wände sind eben, 'so daß aufeinanderfolgende Elemente im-Bereich der Ränder einen Flächen" kontakt miteinander bilden, wie es Fig. 4 zeigt, ohne daß es nötig istg besondere Abstandshalter anzuordnen, wie es bei dem Ausführungebeispiel nach Fig. 5 der 7a11 ist-. Die schalenförmigen Flächenabschnitte 111 und 112 begrenzen dann die Turbulenzkammer 24.zwischen den Elementen.. Die Ausbildung des Wärmetauschers nach Fig. 5 ist verschiedenen Verwendungszwecken angepaßtg bei denen es darauf ankommt, Wärme zwischen zwei verschiedenen Medien auszutauschen, di.e mit Hilf6 der Rohre 25 und 27 dem Wärmetauscher zugeführt werden können. Die Erfindung ist jedoch nie ht auf-Ausführungsformen besehränktg die den Fällen angepaßt sind, in denen die beiden Medien mit Hilfe von Rohren zugeführt werden.-Die Erfindung kann vielmehr auch dort Anwendung findeng wo eines, der Medien von der umgebenden Luft gebildet wird, wie es bei Radiatoren der Fall ist, unabhängig davon, ob solche Radiatoren zur Beheizung der Luft oder zur Ab- kühlung von Wasser dienen, wie sie beispielaweise'bei den Kühlern von Verbrennungskraftmaschinen der Fall ist.
• Ein Ausführungsbeispiel dieäer Art ist in Fig. 8 dargestellt. Dort sind mehrere Elemente B zwischen Endplatten 18 befestigt. Zwischen den einzelnen Elementen B sind Abstandshalter 22 in gleicher Weise angeordnet, wie es an Hand von Fig. 5 beschrieben worden ist. Die Endplatten.18 sind mit einem Eingangsrohr 27 bzw. einem Ausgaiig-,;rohr 28 für das Medium, beispielsweise für Wasser. versehen* Jedes Element E ist in der Weise aufgebaut, wie es Fig. 9 zeigt. Der Raum zwiochen den Wänden 211 und 212.diener Elemente ist im Bereich der Kanten nicht abgedichtetg so daß dieser Raum gänzlich offen und für die umgebende Luft zugänglich ist. Bei dem Wärmetauscher nach Pig. 8 können die Elemente an allen Seiten offen sein, es ist aber auch möglich, diese Elemente beispielsweise an zwei gegenüberliegenden Seiten zu verschließen, um beispielsweise eine Luftzirkulation zwischen den parallelen Flächen 211 und 212 zu erzwingen* Wenn erwünscht, können die freien Kanten der Elemente durch einen gewellten oder ziakzackförmigen Einsatz 31 geschützt und verstärkt werdeng der einteilig zusammen mit den' Platten 211 und 212 ausgebildet sein kann, aber auch als getrenntes Element eingesetzt und entweder lose eingelegt belassen oder durch ein Bindemittel, löten oder Schweißen befestigt werden kanni Die Wände 119 129 .1119 1129-211##, 212 brauchen nicht unbedingt eben zu sein, sondern sie können für manche Zwecke auch gewellt sein, wie es in Fig. 10 angedeutet ist, Durch eine solche Ausbildung der Wände wird eine Versteifung dieser Wände erzielt und zugleich die für den Wärmeübergang wirksame Fläche vergrößert. Außerdem wird die Durchwirbelung des Modiums durch eine solche Ausbildung der Wände verbessert.
• Die Fig, 11 und 12 zeige..,i das Ausführungebeispiel eines Wärmetauscherelementest das dem Element nach den Pig. 1 und 2 ähnlich isty das jedoch so ausgebildet istg daß es dem das Element durchfließenden Medium einen mögliehet geringen Strömungswiderstand bietet. Jedes' Wärmetauscherelement umfaßt ein einteiliges, flaches und kastenförmiges Gehäuse, dessen Wände vertiefte Plächenabschnitte 311 und 312 aufweisen# die von einem rahmenartigen Abschnitt 313 umgeben sind. Insoweit entspricht dieses Element demjenigen nach Fig. 4, das ebenfalls vertiefte Flächenabschnitte 111 und 112 aufweist.
• Bei dem vorliegenden Ausführungebeispiel sind die Bin'-tritts- und Austrittsleitungen 15 der bisherigen Ausführungsformen durch eine Reihe quadratischer Öffnungen 115 ersetzt, derciL Öffnungen in Ebenen liegen, die mit der Oberfläciie der Rahmen#eile 313 fluchteng welche die vertieften FJ»ä(,*###ei:i.'.-.tbse.hliiitte 311 und 312 umgeben. Von den Wäimetauscherelementen nach Pig. 11 sind zwei verschiedene Sorten vorgesehen, jedoch ist nur eine Sorte in Fig. 11 dgrgestellt. Die entsprechende zweite. Sorte kann sechs Rohrabschnitten 13 in der oberen und ur-tvreil Reihe versehen sein, im Gegensatz zu der Ar,.>r(xiiung nach Fig. 119 wo die obere und untere Reihe jeweils liux- fünf solcher Rohrabschnitte aufweisti Wenn dann die verschiedenen Sorten der Elemente abwoohselnd miteinander vereinigt werdeng fluohten-die Öffnungen 115-miteinander und bilden'eine durchgehende IieitvM..Im-Bereioh . jeder Öffnung 115 ist ein Ausschnitt 17 vorgeaeheng der.so groß wie nur möglich gehalten ist, damit das' durch die-miteininder fluchtehden Öffnungen mit dem geringsten Strömungewiderstand-in dan Innere der Wärmetauseherelbmente einattömen kann. Da verschiedene Sortenvon Blimenten abwechselnd angeordnet eindu-wie es auch in Pig.'4 angedeutet wurde# wird ein hohea.Naß von Turbulens erzielte soweit es das Medium-angeht, das durch die Rohrabschnitte 13 von eine*r Seite zur anderen Seite einen jeden Blementes gelangt* lfig. 12 zeigt einen Quersichnitt durch das Wärmetausoherelement nach Fig.*11, und es ist ersichtlich, daß dieses Element mit Einbuohtungen 35-versehen seiti-kanng die Im Abetand voneinander an den längeaeiten des Blementes angeordnet sind und dazu dienen# die-Verteilung des liediums inhethalb des Blementes zu verbesee='$ Dief-Pig. 11 und 12 beziehen dich auf AusfUhrungebeispieleg bot denen die einander gegenüberliegenden Wände der Vät#Otausoherelemente vortiätte Plächenabschnitte 311 und 312 aufweisen. Es versteht sich jedoohg daß die an Rand der ?ig. 11 und 12 erläuterten besonderen Merkmale auch bei AusfiUwungsformen Anwendung finden kOnneng bei denen die 71äohenabsohnitte 311 und die Rahmenteile 313 in einer gemeinsamen Ebene liegen, Blementei die vertiefte Pläohenabschnitte habeng wie en die 7ige 4 und*12 zeigen# können mit unmittelbarer& YIK-ohenkontakt vereinigt werdeng wenn zwischen die Plächen ein geeigneten Diohtungsmittel eingefUgt wird* Blomenteu die dagegen eine in ihrer Gesamtheit ebene Oberfläche haben# können mit'Hilte von Abstanäahaltörn vereinigt werden, wie sie die Pig. 5 und 8 zeigen. Weitere Einzelheiten solcher Abstandshalter sind in Fig. 13 dargestellt# die drei AuefUhrunpformen solcher Abstandshalter zeigt. In jedem Falle sind die Elemente 4 in Verbindung mit einem deformierbaren'Abstandshalter 22 darge-# stellt, Bei dem linken Ausführungsbeiepiel ist der Teil jeden Blementeng der mit dem Abständshalter 22 in Berührung kommt, mit einem stegartigen Abschnitt 36 versehen, der bei der Vereinigung der Teils eine Deformation den Abstandahalters 22 bewirkt. In der Mitte der Pig. 13 ist ein Abstandshalter 22 gezeigt, der einen angenähert U-förmigen Querschnitt aufweist# so daß eine

  1)#t0=a'tiOn- der liPPO=rtigen Sandteile des Abt)Imde.

  halters beim -Zusammensetzen der Sitzezite statttUdet, -

  Der rechte Teil'der Vig. 13 %ei

  at eine AnördnUnit bei-

  der d» Dichtungeolement 22 einen verbreiterten ab".

  teil. 37 au:twoistg der beim Zunammenseitzen der veimehie00.,

  denen Elemente und der dazwischen angeordnet= Ab-

  ständahalter 22 verformt #kirdt

  Bin wesentliches Merkmal der vorliegenden E'r:Undung be-

  oteht darin# daß die beiden Wände einen jeden Blemonte»e,-.

  uäd die RohrabWohnitte 13- zwischen diesen Wänden einen

  einteiligen Aufbau darstellen und die Robrabsohnitte -13

  im wesentlichen mit der Außentläohe'dieser Elemente bUn-

  dig abschließen. Weiterhin können befeinigen AustUh-

  rungsformen der Erfindung am Umfani der Wände Stirnwände

  14 aggeordnet aein.9 so daß jeden-Element einen geaohlos-

  nenen Kanten bildet. Die Erfindung bezieht sich auoh auf

  die Herstellung solcher Elemente mit angeförmten Rohrab-

  sohnitten lIK

  Oeaäg diesem Teil der-Irfindung werden die

  boi denen eine Matrize Verwendung findetg wie sie iii ei.-

  ner typischen AÜO£Ubrunaätoina iii #ig. 14 dargestellt Inte

  Die Verwendung der Matrize nach rig. 14 führt zur Br-Seugung von Wärmetauecherelementen nach riß. 1*der Zeichnung. Die Matrize kann aus jedem Werkstoff beute. hen, der aus dem,-fertigen Erzeugnis nach der Blektro. plattierung durch Ausachmelneng Vordampfeng chemie ohe Prozesse oder sonstige Weise.entfernt worden kann* Eine Natriz, wie nie das AuefUhrungebeispiel nach 71&. 14 seigtp- kann beispielsweise aus einer Metalllegierung mit niedrigem Schmelzpunkt bestehen@ wie z.B. der Legierung, die allgemein als Woodochen Metall beka=t oder unter der Handelebeseiahnung "Corrobendn erhältlich ist. Die hergestellte Matrize 32 kann durch diesene insbesondere im Kokillengußy hergestellt werden. Die Anwendung eines solchen Verfahrens erlaubt eng die Matrizen schnell und in den Mengen zu erzeugeng die tUr eine Massenproduktion von Austauscherelementen B benötigt werden. Statt dessen können solche Matrizen auch aus nichtmetallischen Werkstoffen, beispielsweise aus Paraffinwaohe eines geeigneten Grades od er aus Kunststoffen mit einem relativ geringen Schmelzpunkt bestehen. Wenn nichtmetallische Werkstoffe benutzt werden, kann ihnen wenn erwünscht ein leitender Werkstoff beigemiaoht werden, wie z.B. Graphitt oder sie können mit einer leitenden Schicht versehen werden# die entweder aus Metall oder Graphit bestehen und mit Hilfe eines organischen Lösungsmittels aufgetragen sein kann.
• -Vorzugsweise wird die Natrix, unabhängig von ihrer Art, also auch dann, wenn sie aus Metall bestehtp mit einer Schicht von,in einem organischen Lösungsmittel enthaltenen Graphit überzogen, um-das nachfolgende Entfernen der Natrize aus dem auf galvanoplastischem Wege erzeugten Produkt zu erleiehterna Das Gi,.%aphit wiXktalso als Trenn,mittelg das die vollständige Entfernung des Matrizenweekatoffes aus dem fertigen Brzeugnie unteretützt. Eine arto nichtleitende#a Werkstoff beotehende MatrIse ka-= auch dadurch mit einer leitenden SchicIrt versehen werden, beispielzweine mit einer Netallschichti daff ein bekanntes Reduktionsverfahren an,-e%"Tendet wird, um bei-, spielsweise einen dtLnnen leitenden 1,Ziederschlag von Silberp Nickel oder Kupfer zu erzeugen. Die Bäderg die zur Erzeugung e:hies solchen leitenden Niederschlages benutzt werden müsssen, allgemein be-kemnt. Ein typischeo Beispiel ist eine Silber-nitratlöatiii,- ., mit einem Anteil en Formaldehyd. einem solchen Bad ist es mögliehv auf einem darin nichtmetallischen Objekt 4#, - einen Silberniederschlag zu erzeugen.
• Die Matrizep ob sie nun aus einer schmelzbaren Metalllegierung oder aus einem nichtmetallischen Werkstoff mit einem leitenden Überzug bestehtt wird, vorzugeweiso nach dem Aufbringen einer Graphitschicht' ale Trennschicht, einer Blektroplattierung unterworfen. Die spezielle Art der Blektroplattierung hängt ab von den gewünschten Eigenschaften des Elementes und den Bedingungen, unter denen es betrieben werden soll. Ein typisches Beispiel umfaßt zuerst das Aufbringen eines dünnen Nickelniederschlageag der'von einem Kupferniederschlag gefolgt wird, auf den wiederum eine dünne NickelschIcht aufgebracht wird. Jede Nickelschicht kann etwa 0,025 mm dick sein, während die Kupferschicht zwischen 0905 und 1,25 mm dick sein kann, je nachdem, welchen Anforderungen sie genügen muß. Die Plattierung mit Nickel kann mit jedem üblichen Nickelbad erfolgen, beispielsweise mit dem Wattschen Bad, das folgende Zusammensetzung hat:

  Nickelsulfat 1400 g/4956 1 (45 oze-/gallon)

  Nickelchlorid 280 9/4956 1 ( 9 oze./sallon)

  Borsäure 155 g/4956 1 ( 5 oze./gallon)

  pH-Wert eingestellt auf 4 bis 495

  Die'aes Bad kann von einem Kupferbad, folgender Zusammensetzung gefolgt werden:

  Kupfersalz 113 g/4956 1 3P6 ozs-/BallOn)

  Kaliumpyrophoaphat 146 9/4,56 1 (24 oze.,/g.lion)

  Kaliumo-xalat 75 g/4956 1 (.2-94 oze./galbn

  Kaliumnit.rat 25 9/4956 1 098 028./gallon)

  Ammoniak 497#9/4956 1 0,15oze./galion)

  .pH-Wert eingestellt auf 8,2 bis 818

  Die T-echnik där Blektroplattierung folgt den üblicheng auf diesem Gebiet. bekannten Verfahren und bildet,keinen Teil der vorliegenden Erfindung. Das Ergebnie des galvanoplastischen Yorganges ist die Erzeugung eines dünnen zusammenhängenden Nieder'schlages auf dee Matrize 32, wobei der Niederschlag auch in den Öffnungen33, die in der Matrize vorgesehen sind, erzeugt wird, wodurch die Rohrabschnitte 13 zwischen den Wänden 11 und 12 des Wärmetauscherelementes gebildet werden.
• Wenn die Blektroplattierung beendet ist und auf der Matrize Niederschläge der gewünschten Dicke erzeugt worden sindg #;ird (Iie. Matrize ausgeschmolzen, verdampft oder auf-sonstige Weise entfernt, je nachdemt aus welchem Werkstoff die Matrize besteht. Irgendwelche Rückstände der Matrize werden durch chemische Reinigungsprozesse entfernty beispielsweise mit Hilfe von sauren Reinigungebäderng die jedoch keine Wirkung auf den Metallniederschlag habeng der zuerst auf die Matrize aufgebracht worden ist. Das auf diese Weise erhaltene Erzeugnis ist ein dünnwandiges, hohlesq kaatenförmiges Gehäuseg wie es in der Zeichnung dargestellt worden ist. Es versteht sich jedoch, daß durch entsprechende Änderungen bei der Elektroplattierung Gehäuse mit offenen Kanten nach Art des in Fig. 9 dargestellten Ge-. häuses erzeugt werden könneng wann dies erforderlich ist. Im Palle des Ausführungsbeispieles nach Pig. 9 kann das ziakzackföimige Verstärkungselement 31 ebenplattierung erzeugt werden oder nach so durch Ble«r.ty.-o, Fertigetelltuig des galvanoplastiochen Teiles eingepreßt oder auf andere Weije befestigt werden. Es versteht sich, daß die Erfindung nicht auf die dargestellten AuGführungsbeispiele un(1 nicht auf die im einzelnen beschriebenen Verfahren beschränkt ist, sondern Abweichungen davon möglich sind) ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Solche Abweichungen kUnnen sich insbesondere dadurch ergeben, daß bei Ausführungsformen der Erfindung nur einzelne der Erfindungemerk-;male für sich oder mehrere in Kombination Anwendung finden.

Claims (1)

1. Patentansprüche Wärmetauscherelementg dadurch gekennzeichnet, daß'en zwei parallele Wände un d damit fest verbundene Rohrabschnitte umfaßte die sich zwischen-den Wänden erstrecken un« diese miteinander verbindent daß die Rohrabschnitte an den Außenflächen der beiden 'Kände offen sind und Durchgänge bilden, so daß ein erstes Kedium über die Außenflächen des Blementee und durch die Rohrabschnitte hindurchgele#tet und ein .*zweites Medium zwischen die beiden Wände hindurch und um die Rohrabschnitte herumgeleitet worden kann, um einen zwischen den beiden Medien zu bewirkea. dadurch gekenn zeichnet, daß ein lir, 9#iocioilt«i#k-;2---len geschlossenes Gehäuse aus wärmeleitendem 1,lerl,-rgtoff mit elnander gegenüberliegenden Wänden vorgeoehen, igt Und sich zwischen diesen Wänden ai:ne Viel.,jzhl von fest mit-,diesen Wänden verbundenen Pohrahack.-#n.itten ergtreckt und daß weiterhin Glieder vorgesehen sind, um ein erstes Medium in'das Gehäuse einzuleiten und ein zweites Medium über die Außenfläche des Gehäuses hinüberzuleiten. 3) Wärmetauscherelement, dadurch gekennzeichnet, daß ein im wesentlichen geschlossenee hohles Gehäuse Parallele Wände aufweistg deren Abstand wesentlich geringer ist als die Flächenausdehnung dieser Wändeg und daß sich fest mit diesen Wänden verbundene Rohrabschnitte zwischen diesen Wänden erstrecken und naah den Außenflächen der Wände hin offen sind. 4) Wärmetauscherelement nach einem de r vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenflächen der einander gegenüberliegenden Wände glatt und eben sind. 5) Wätmetauscherelement nach Anspruich 3, dadurch gekenn-- zeichnet" daß die Enden der Rohrabsohnitte mit den Außenflächen der einander gegenüberliegenden Wände bündig abschließen. 6) Wärmetauscherelement nach Anopruch 3, dadurch gekennzeichnet, d#ß die Außenflächen der parallelen Wände im wesentlichen glatt und eben sind und Öffnungen aufweiseng die von den Mündungen der Rohrabschnitte gebildot werden. wärmetausoherelement nach einem der Anspr«ohe 2 bis 6-9 dadurch gekennseiahnets daß zwischen den Wänden eine Anzahl von Rohrabschnitten gleichförmig veeeilt intg die Rohrabaohnitte aber in bezug'auf mindestens eine Hauptaohee des Blementes unsymmetrisch angeotdnet sind, ao,daß in,Abhängigkeit von der Platzierung benachbarter Paare von Blemente4 deren Wände sich in einem Abstand voneinander.befindeng in den beiden Blementen eind Anzahl von Durchg"n vorhanden ist, die gegeneinander versetzt sind und dadurch einen gewundenen Pfad für das Medium bilden, das die beiden Blemente durchquert. 8) Wärmetauseherelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, de-durch gekonnzeichnet.p daß-es auä dünnem" hochleitendem Metall, beispielsweise aus Kupfer oder Silber besteht und gegebenenfalls mit einer Schutzschieht aus einem anderen Metall, beispielsweise Nickelg versehen ist und daß das äußere Gehäuse zusammen mit den die parallelen Wände verbindenden Elementen als ein einziges gebteinsames Teil auf galvanoplastischem Wege hergestellt ist. 9) Wärmetauscherelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet# daß die einander gegenüberliegenden Wandungen zurückgesetzte Flächenabschnitte aufweiseng so daß bei der Vereinigung einer Vielzahl solcher Elemente in der Weise, daß sich ihre Flächen unmittelbar berühreng die einander gegenüberstehenden zurückgesetzten Flächenteile der benachbarten Elemente Strömungskammern bilden. 10) wärmetauscherelement nach Ansprach 39 dadurch Sekennzeichnet, daß sich zwischen den parallelen Wänden ein zusätzlicher Leitungeabschnitt erstreckt und dieser Leitu#geabschnitt mit einer Öffnung versehen ist, die es dem Medium ermöglicht, von dem Leitungostüok in das Innere z,#ischen den beiden gegenüberliegenden Wänden einzuströmene und daß diese Leitungestücke weiterhin so angeordnet sind" daß,sie eine durchgehende Leitung bildeng wenn mehrere Elemente so zuaammengesetzt werden, daß die einander zugewandten Wände benachbarter Elemente sich im Abstand voneinander befindeng so.daß die Leitungeabsohnitte Zuführungen und Abführungen für das Medium bildeng die an entsprechende Zufluß- und Abflußrohre anschließbar sind. 11) Wärmetauscherelement nach Anspruch 19 dadurch gekennzeichnet # daß es gegenüberliegende W ffl 0 und eine Vielzahl mit diesen Wänden fest verbundener Rohrabschnitte aufweist# die sich zwiaoben diesen Wänden erstrecken und daß die Kanten der Wände an ihr« Umfange offen eindp so daß der Raum zwischen dienen Wänden dem*direktän Zugang einen NeUume offensteht. 12) Wärmetauaoherelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet# daß die Rohraboohnitte in bezug aufwenigstens eine Achse unsymmetrisch verteilt sind, so daß aneinander angrenzende Elemente einer Wärmetauaoher-Einheit so angeordnet werden können, daß die Rohrabsohnitte in benachbarten Elementen gegeneinander versetzt sind. 13) Wärmetauseher, der aus einer Vielzahl von Wärmetauacherelementen nach einem der vorhergehenden Ansprüche zueammengesetzt'iBtp dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Wärmetauscherelemente zwischen Endplatten derart angeordnet sind, daß zwischen benachbart en Wänden benachbarter.Blemente Kammern entstehen, und daß Glieder vorgesehen sind# um ein ernten Medium in das Innere aller dieser Elemente einzuleiteng-so daß diesen Medium-die;:göhra.biohnittel..»W:#e0404 de]% ßoqg,, teij. medium -den aufeinanderfolgen,d, en xamern öohen den benaohbart'en Blergenten äüzuloitone A* das das zweite -medium, von, einer Icamer « tie.. die ander* digroh die Robrabsohn4tte strömts die 4ich zwiechen den parallelen Wänden dee einzelnen Wämotauäolierge el emente- ern träbken, 14) W9rmetauacher nüoh-Anäpruo'h-139 dadurch gekönnzeich- notg daß Abstandshalter zwibchen'be4iachbai*ten Wärini-, tauscherelementen angeordnet.eindl die eine»z-entrale au eii3en»9 die die zwiechen den bena'ohbarten glementen,gebildete Xakmer be4Keeii-ztg und daß alle Wärmetatischerelemente und die Abstandshalter von 0- ann- p glIedern zusainzengehalten worden$ die sich zwiechen- Bndplatten.erstrecken, die AnächlUase für #Rohre iur Zufuhr. und Abfuhr der,Xedien inthaltöhe nach Angpruch 1-3) #aduroh, gekeinizeic-Ii- nety'da?" er aus Z..lementen att die aufweißen-t und. d die* Randteile- d#ieset#xlelüente in unmIttelba Ipla- 16) -Wä#em.etauaoher nach einem der-Ansprüche 13 bis 1 5g gekennzeichnet, daß die WUrmetauscherelemente -.so ausgebildet und/oder so angeordnet sind# daß die-, Rohrabsohnitte der einzelnen Wärmetauecherelemente gegenüber den Rohrabschnitten den benachbarten Wärmetausoherelementee versetzt sind, go.daß',ein SO.» .,wundener Pfad für das Medium entsteht# das von einer Kaimüer zur anderen durch den Wärmetauecher.fließt. 17) Verfahren zur Heratellung von WärmetausIcherelementen' nach einem der AnsprUche 1-bie 129 dadurch gekenn" zeichnet, daa eine Katrize erzeußt wirdi die die Ge- stalt des deu zu erzeugenden Elementee aufeteist uiT". die ein rechteelcigest relativ fladlieq- Glied mit Egi#-ter Iciiteiiddn Oborfläolhe umfaßt. das mit einer VielzFÄ...i voa veroehen iet, die der der Rohrabsohnitte der Wärme- daß dann auf gtj1vLmi- äie Außenflächexi 2 #I.# .93 z-exiin der dic ''i' #tt:e01#at e; r#m ein meteiii- aufweist, die sich zwischen den Wänden erstrecken und sich in die Außenseiten dieser Wände öffnen. 18) Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung der Matrize ein Metall mit niederem Schmelzpunkt verwendet wird, das als Woodsches Metall bekannt ist. 19) Verfahren nach Anspruch 17j, dadurch gekennzeichnet, da ß zur Herstellung der Matrize ein nichtmotallischer Werkstoff mit einem niedrigen Schmelzpunkt verwendet und mit einem leitenden Überzug versehen wird, der von einer Graphitschicht gebildet wird oder von einem Metallüberzugg der durch einen Reduktionsvorgang erzeugt wird. 20) Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19e dadurch gekennzeichnet, daß ein metallischer Überzug auf galvanischem' Wege aus einem leitenden Metall wie Silber oder Kupfer erzeugt wird und ein zusätzlioher erster uüd/oder,letzter Überzug aus einem Schutzmetallg wie z.B. Nickel.