DE2822743A1

DE2822743A1 - Waermeaustauscher

Info

Publication number: DE2822743A1
Application number: DE19782822743
Authority: DE
Inventors: Jacobus Cornelis Versteeg
Original assignee: Machinefabriek Breda
Current assignee: Machinefabriek Breda
Priority date: 1977-05-27
Filing date: 1978-05-24
Publication date: 1978-12-07
Also published as: JPS5410465A; GB1591083A; FR2392345A1; CH631541A5; NL7805567A; DE2822743C2; FR2392345B1; IT7823633A0; IT1094780B; NL187501C; NL187501B; US4191247A

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmeaustauscher mit wenigstens einer Vielzahl von Rohrleitungen, durch die ein Medium in paralleler Richtung geführt -wird und die einerseits mit einer Verteilungsleitung und andererseits mit einer Sammelleitung verbunden sind, mit einer Umhüllung um die Rohrleitungen, die ein weiteres Medium um die Rohrleitungen herumführt, wobei wenigstens eine Verteilungsstufe und/oder Sammelstufe, die durch eine Vielzahl von Elementen gebildet ist, zwischen der Vielzahl von Rohrleitungen und der Verteilungsleitung bzw. der Sammelleitung so angeordnet ist, daß das eine Medium stufenweise gleichförmig in Teilströme teilbar ist und/oder diese Teilströme gleichförmig zu einem Hauptstrom vereinigbar sind, wobei wenigstens die Elemente, die eine Verteilungsstufe oder eine Sammelstufe bilden, aus dünnwandigen Behältern bestehen.

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Aufgabe der Erfindung ist es, einen solchen und in der deutschen Patentanmeldung Nr. P 25 58 052.3 beschriebenen Wärmeaustauscher zu verbessern. Insbesondere befaßt sich die Erfindung mit dem dünnwandigen, behälterförmigen Element, das einen Teil der Verteilungsstufe bildet. Bei dem in der genannten Patentanmeldung offenbarten Wärmeaustauscher ist das behälterförmige Element in der ersten Verteilungsstufe enthalten, die in direkter Verbindung mit der Verteilungsleitung bzw. Sammelleitung steht. Diese behälterförmigen Elemente können jedoch nur mit Schwierigkeiten in Wärmeaustauscher großer Größe eingebaut werden.

Aufgabe der Erfindung ist die Verbesserung des Wärmeaustauschers, wobei jedoch die Vorteile bewahrt werden sollen, die in der genannten deutschen Patentanmeldung P 25 58 052.3 offenbart sind, d.h., daß dabei der biegbare Aufbau mit verhältnismäßig geringem Gewicht beibehalten werden soll, der es erlaubt, leicht den Spannungen zu widerstehen, die durch die hohen Temperaturunterschiede beim Betrieb erzeugt werden.

Der erfindungsgemäße Wärmeaustauscher ist dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Verteilungsstufe vorgesehen ist, die durch Rohre geeigneter Form gebildet ist, die sich an ihrem einen Ende in die Verteilungsleitung bzw. Sammelleitung und am anderen Ende in die behälterförmigen Elemente einer zweiten Verteilungsstufe öffnen, die zur Vielzahl von Rohrleitungen führt.

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Zur Vereinfachung der Herstellung und der Montage des Wärmeaustauschers ist das behälterförmige Element vorzugsweise aus zwei entgegengesetzten, schalenförmigen Abschnitten aufgebaut, deren Kanten gasdicht miteinander verbunden sind.

Zur weiteren Vereinfachung der Montage sind die Enden, die mit der Sammelleitung und Verteilungsleitung verbunden sind, wenigstens der Rohre, die in bezug auf die Vielzahl von Rohrleitungen weiter außen angeordnet sind, senkrecht zur Symmetrieebene des Wärmeaustauschers ausgerichtet. Es kann daher Jedesmal eine Gruppe von Rohrleitungen der Vielzahl von Rohrleitungen zuerst an einem Rohr befestigt werden, wonach die ganze Einheit leicht an der Sammelleitung bzw. Verteilungsleitung befestigt werden kann, indem die Enden seitlich in vorher gebohrte Löcher der Leitungen eingeführt und dort verschweißt werden.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand von vorteilhaften Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Ausführungsform des Wärmeaustauschers;

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Fig. 2 eine Einzelheit der zweiten Verteilungsstufe zwischen einem Rohr und. den Rohrleitungen;

Fig. 3 eine Querschnittsansicht einer Einzelheit des Endes einer Rohrleitung, die mit der unteren Hälfte des behälterförmigen Elementes von Fig. 2 verbunden ist;

Fig. h eine Querschnittsansicht einer Einzelheit eines fertigen behälterförmigen Elementes, das mit einer Rohrleitung und einem Rohr verbunden ist;

Fig. 5 eine Draufsicht entlang der Linie V-V in Fig. 2; und

Fig. 6 eine Querschnittsansicht entlang der Linie VI-VI von Fig. 2.

Bei der zu beschreibenden Ausführungsform umfaßt der Wärmeaustauscher eine Vielzahl von Rohrleitungen 1, die an den oberen und unteren Enden mit einer Verteilungsleitung 2 bzw. einer Sammelleitung 3 verbunden sind. Die Rohrleitungen leiten ein Medium von der Verteilungsleitung 2 zur Sammelleitung 3, während das andere Medium um die Rohrleitungen 1 durch eine Gehäusewand 6 geführt ist, die dieselben ,umgibt. Das andere Medium fließt, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist, von unten nach oben in Richtung der Pfeile P1,

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so daß Wärmeaustausch zwischen den zwei Medien im Gegenstrom stattfindet.

Ein Medium wird Jeweils von der Yerteilungsleitung 2 stufenweise in kleinere Teilströme verteilt, bevor es die Rohrleitungen 1 erreicht. Andererseits werden diese Teilströme Jedesmal stufenweise zu einem Hauptstrom gesammelt, der in die Sammelleitung 3 eintritt. Für die Verteilung oder Sammlung werden in einer ersten Stufe die Rohre 7 verwendet, die mit den Behältern verbunden sind. Um die Teilströme wieder in jede Rohrleitung zu verteilen, werden die verbundenen Elemente der zweiten Stufe verwendet, die schließlich mit einer Vielzahl von Rohrleitungen 1 verbunden sind. In Fig. 1 sind die Rohre 7 und die Rohrleitungen nur durch Linien angedeutet.

Fig. 2, 3, 4 und 5 zeigen das Element 8 der zweiten Stufe im Detail. Das Element 8 besteht in erster Linie aus einem flachen Gehäuse, das durch zwei schalenförmige Abschnitte und 82 gebildet ist (siehe Fig. 3 und 4), deren Kanten bei 83 gasdicht verbunden werden nüssen. Bei der gezeigten Ausführungsform wird dies durch Schweißen erreicht. In der oberen Wandung des schalenförmigen Teiles 81 ist in der Mitte das Rohr 7 befestigt, so daß es sich in den Hohlraum öffnet, der durch die beiden schalenförmigen Teile 81 und 82 gebildet wird.

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Wenn bei dem Wärmeaustauscher nur einwandige Rohrleitungen für die Vielzahl von Rohrleitungen 1 verwendet werden, so kann dieser Fall mit dem Fall des äußersten Rohres 11 in Fig. 3 und 4 verglichen werden, das mit dem unteren schalenförmigen Teil 82 des Elementes 8 verbunden ist, so daß es sich in den Hohlraum des Elementes 8 öffnet. Aus den Figuren wird ersichtlich sein, daß jedesmal drei Rohrleitungen der Vielzahl von Rohrleitungen 1 am Element 8 befestigt sind, so daß die zweite Stufe jedesmal einen Strom von dem Rohr 7 in drei Teilströme zu den Rohrleitungen 11 aufteilt oder die Teilströme von den Rohrleitungen 11 in einen einzigen Hauptstrom in das Rohr 7 vereinigt.

Bei der gezeigten Ausführungsform wird bei der Vielzahl von Rohrleitungen 1 eine doppelwandige Rohrleitung anstelle einer einwandigen Rohrleitung verwendet. Für diesen Zweck schließt die äußere Rohrleitung 11 eine koaxiale innere Rohrleitung 12 ein, durch die das andere Medium in der Gehäusewandung 6 fließt. Für eine richtige Führung ist die innere Rohrleitung 12 bis über die Außenseite der äußeren Rohrleitung 11 in axialer Richtung so verlängert, daß sie über die Wand des Elementes 8 hinausragt, d.h. über den schalenförmigen Teil 81 hinaus (siehe Fig. 4). Das eine Medium, das zwischen den Rohrleitungen 11 und 12 fließt, kann so über das Element 8 das Rohr 7 erreichen oder umgekehrt.

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Fig. 3 und 4 verdeutlichen die einfache Art des Zusammenbaus, die durch das Element 8 ermöglicht wird. Zuerst wird der schalenförmige Teil 82 mit der äußeren Rohrleitung 11 der doppelwandigen Rohrleitung der Rohrleitungen verschweißt, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist. Anschließend wird am schalenförmigen Teil 81 die innere Rohrleitung 12 angeschweißt, wonach die beiden schalenförmigen Teile 81 und 82 verbunden werden, um nach Verschweißen der Kantenteile bei 83 ein einziges Element 8 zu bilden. Schließlich kann das Rohr 7 in die Mitte des schalenförmigen Teiles 81 eingeschweißt werden.

Die Draufsicht der Fig. 5 zeigt, daß das Element 8 im wesentlichen dreieckige Form hat. Die Seiten des Dreieckes haben eine bei 84 eingeschnürte Form, und zwar in einem solchen Maße eingeschnürt, daß soweit wie möglich eine Übereinstimmung mit dem Umfang der äußeren Rohrleitung 11 mit den daran befestigten Kühlrippen 13 (siehe Fig. 2) erreicht wird. Auf diese Weise wird das andere Medium, das entlang den Kühlrippen 13 fließt, so wenig wie möglich durch das Element 8 zurückgehalten, wodurch der Gesamtwiderstand des Wärmeaustauschers kleiner wird. Trotzdem wird aufgrund dieser Bauart die verhältnismäßig große Biegsamkeit der Rohrleitungen sichergestellt, da das Element 8 dünnwandig ist und die oberen und unteren Wandungen der schalenförmigen Teile 81 und 82 sich relativ zueinander bewegen können.

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Um den Zusammenbau weiter zu vereinfachen, sind die Enden der Rohre 7, die an die Verteilungs- bzw. Sammelleitung anschließen, im rechten Winkel zur Symmetrieebene I-I (siehe
Fig, 1) angeordnet. Dies trifft wenigstens für die Rohre zu, die mit den äußeren Rohrleitungen der Vielzahl von Rohrleitungen 1 verbunden sind. Es ist nun möglich, zunächst die
Leitungen 2 und 3 mit den inneren Rohren 7 zu verbinden, wonach die äußersten Röhren 7, die vorher über die Elemente 8
mit den Rohrleitungen 1 verbunden sind, jetzt einfach an den Leitungen 2 und 3 befestigt werden können, indem die Einheit seitlich im rechten Winkel zur Symmetrieebene I-I nach innen geschoben und verschweißt wird.

Innerhalb des Erfindungsgedankens sind andere Anordnungen der verschiedenen Elemente möglich. Die Rohre 7 können mit

mehr als drei Rohrleitungen der Vielzahl von Rohrleitungen 1 zusammenarbeiten, wobei die Form der Verteilungselemente 8
entsprechend angepaßt ist. Darüber hinaus können die Rohre 7 so ausgebildet sein, daß die Elemente 8 in derselben Höhe,
und nicht abwechselnd miteinander, wie dies in Fig. 1 ge-

zeigt ist, angeordnet sind.

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Leerseite

Claims

Patentansprüche

'1.1 Wärmeaustauscher mit wenigstens einer Vielzahl von

Rohrleitungen, durch die ein Medium in paralleler Richtung geführt wird und die einerseits mit einer Verteilungsleitung und andererseits mit einer Sammelleitung verbunden sind, mit einer Umhüllung um die Rohrleitungen, die ein weiteres Medium um die Rohrleitungen herumführt, wobei wenigstens eine Verteilungsstufe und/oder Sammelstufe, die durch eine Vielzahl von Elementen gebildet ist, zwischen der Vielzahl von Rohrleitungen und der Verteilungsleitung bzw. der Sammelleitung so angeordnet ist, daß das eine

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ORIGINAL INSPECTED

Medium stufenweise gleichförmig in Teilströme teilbar ist und/oder diese Teilströme gleichförmig zu einem Hauptstrom vereinigbar sind, wobei wenigstens die Elemente, die eine Verteilungsstufe oder eine Sammelstufe bilden, aus dünnwandigen Behältern bestehen, dadurch gekennzeichnet , daß eine erste Verteilungsstufe vorgesehen ist, die durch Rohre (7) geeigneter Form gebildet ist, die sich an ihrem einen Ende in die Verteilungsleitung (2) bzw. Sammelleitung (3) und am anderen Ende in die behälterförmigen Elemente (8) einer zweiten Verteilungsstufe öffnen, die zur Vielzahl von Rohrleitungen (1) führt.
2. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß sich jedes Rohr (7) zu einer ersten flachen Wand des behälterförmigen Elementes (8) öffnet und mit dieser einen rechten Winkel bildet und daß sich die Rohrleitungen (1) der Vielzahl von Rohrleitungen zu einer entgegengesetzten, parallelen Wand des Elementes öffnen.
3. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Rohrleitungen (1) doppelwandig sind und daß die äußere Wandung (11) der Rohrleitung sich zur entgegengesetzten Wand öffnet und daß die innere Wandung (12) über die erste flache Wand des behälterförmigen Elementes (8) hinaus verlängert ist.

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4. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß das behälterförmige Element (8) aus zwei entgegengesetzten, schalenförmigen Abschnitten (82, 83) aufgebaut 1st, deren Kanten gasdicht verbunden sind.
5. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß in Axialrichtung gesehen jedes Element (8) eine solche dreieckige Form hat, daß sich jede Rohrleitung (1) der Vielzahl von Rohrleitungen zu einem Eckenabschnitt öffnet und daß sich das Rohr (7) zum Mittelteil des Elementes (8) öffnet.
6. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Seiten der dreieckigen, behälterförmigen Elemente (8) eine eingeschnürte Form haben.
7. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß die mit den Sammelleitungen (3) und Verteilungsleitungen (2) verbundenen Enden wenigstens der Rohre (7), die in bezug auf die Vielzahl von Rohrleitungen (1) weiter außen liegen, im rechten Winkel zur Symmetrieebene (I-I) des Wärmeaustauschers stehen.

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