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Die Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Wärmeaustauscherelement in bzw. für einen Wärmeaus- tauscher, der eine Vielzahl solcher, einander benachbart angeordneter Wärmeaustauscherelemente aufweist.
Mehr im einzelnen betrifft die Erfindung ein Wärmeaustauscherelement, das aus zwei scheibenartigen
Metallblechen zusammengesetzt ist, die an ihren flachen, einander berührenden Seiten miteinander verbunden und unter Bildung eines für das erste von zwei Medien, zwischen denen der Wärmeaustausch stattfinden soll, vorgesehenen Strömungskanal zwischen ihnen verformt sind, wogegen das zweite Medium in Kontakt mit den Aussenflächen des Wärmeaustauscherelements steht, wobei die unverformten Teile des
Wärmeaustauscherelements mit dem Strömungskanal einstückige Flansche bilden, in denen Öffnungen für einen Durchfluss des zweiten Mediums vorgesehen sind.
Weiters bezieht sich die Erfindung auf einen
Wärmeaustauscher mit mehreren solchen Wärmeaustauscherelementen.
Bei derartigen Wärmeaustauscherelementen (vgl. z. B. US-PS Nr. 2, 900, 175, DE-OS 1501607), können die in ihrer Umrissgestalt identischen Metallbleche durch Pressen od. dgl. mit Ausbuchtungen versehen sein, deren konvexe Wandungen bei miteinander verbundenen Blechen nach aussen zeigen. Diese verformten Teile der Bleche oder Ausbuchtungen definieren dann den Strömungskanal für das erste
Medium. Die beim Pressvorgang nicht verformten Blechteile liegen flächig aneinander und sind dicht mit- einander verbunden. Dadurch, dass diese nicht verformten Teile mit dem Strömungskanal einstückige
Flansche bilden, wird die Wärmeaustauschfläche der Wärmeaustauscherelemente effektiv vergrössert.
Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines verbesserten Wärmeaustauscherelements sowie Wärmeaus- tauschers der oben angegebenen Art, das besonders einfach und preiswert in der Herstellung ist und dabei einen verbesserten Wärmeaustausch ermöglicht.
Das erfindungsgemässe Wärmeaustauscherelement der eingangs erwähnten Art ist dadurch gekenn- zeichnet, dass die Öffnungen in an sich bekannter Weise durch einen Stanz- und Biegevorgang unter
Bildung von Laschen gebildet sind, und dass die Laschen abwechselnd in entgegengesetzten Richtungen weg von der Zwischenebene zwischen den beiden Metallblechen gebogen sind. Dadurch wird ein vorteilhaftes Strömungsmuster im Wärmeaustauscher unter Bildung von Wirbeln ermöglicht, wobei auch ein vergrösserter wirksamer Strömungsdurchlass für das durch die Öffnungen strömende zweite Medium ermöglicht wird, so dass ein verbesserter Wärmeaustausch zwischen den beiden Medien erzielt werden kann. Ausserdem können die ausgestanzten und abgebogenen Laschen als Abstütz- und Distanzelemente verwendet werden.
In diesem Zusammenhang ist ein erfindungsgemässer Wärmeaustauscher dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeaustauscherelemente in an sich bekannter Weise mit den Ebenen der Metallbleche parallel zueinander angeodnet und die Laschen sowie Öffnungen einander benachbarter Wärmeaustauscherelemente unter Bildung abgewinkelter Strömungswege gegeneinander versetzt sind. Dabei ist es von besonderem Vorteil, wenn die Strömungskanäle eines Wärmeaustauscherelements an einem Teil der Laschen eines benachbarten Wärmeaustauscherelements anliegen und so von diesen Laschen auf Abstand gehalten bzw. gestützt werden.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen noch weiter erläutert. Es zeigen : die Fig. l eine Draufsicht auf ein erfindungsgemässes Wärmeaus- tauscherelement ; Fig. 2 einen Schnitt durch zwei übereinander angeordnete Wärmeaustauscherelemente gemäss der Linie II-II in Fig. l und die Fig. 3 eine schaubildliche Ansicht eines Teiles eines Wärmeaustauscherelements gemäss einer andern Ausführungsform der Erfindung.
Das in Fig. l dargestellte Wärmeaustauscherelement besteht im wesentlichen aus einer rechteckigen Metallscheibe --2--. Im allgemeinen wird eine Vielzahl solcher Wärmeaustauscherelemente innerhalb eines Mantels in einer Reihe oder Säule angeordnet, so dass alle Wärmeaustauscherelemente längs einer gemeinsamen geometrischen Mittelachse in zueinander parallelen Ebenen angeordnet sind. Das eine der beiden Medien strömt im Wärmeaustauscher im Raum zwischen dem Mantel des so gebildeten Wärmeaustauschers und den einzelnen Wärmeaustauscherelementen, während das andere Medium innerhalb der Wärmeaustauscherelemente fliesst. Die in den Wärmeaustauscherelementen vorgesehenen Strömungskanäle können alle miteinander verbunden sein.
Anderseits können die Wärmeaustauscherelemente auch in zwei oder mehr Gruppen unterteilt werden und die Wärmeaustauscherelemente nur gruppenweise miteinander verbunden sein. Jede solche Gruppe oder Einheit ist mit getrennten Einlässen und Auslässen für das innerhalb der Wärmeaustauscherelemente strömende Medium versehen.
Jede Scheibe --2-- bzw. jedes Wärmeaustauscherelement besteht aus zwei Blechen --3, 4--, welche bei der Ausführungsform gemäss Fig. l einen im wesentlichen rechteckigen Umriss aufweisen, jedoch an sich
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versehen. Die Ausbuchtungen --5-- der zwei Metallbleche 4--eines Wärmeaustauscherelements liegen einander gegenüber und bilden so einen röhrenförmigen Strömungskanal --6--, dessen Ein- und Auslassenden sich nahe dem Aussenrand des Wärmeaustauscherelements befinden, wie aus Fig. l ersichtlich ist. Der Strömungskanal --6-- folgt im allgemeinen einem unregelmässigen Weg. Bei der dargestellten Ausführungsform verläuft der Strömungskanal --6-- mäanderförmig, er kann jedoch auch z.
B. die Gestalt einer Doppelspirale aufweisen, u. zw. insbesondere bei kreisförmigen Wärmeaustauscherelementen.
Die flachen, unverformten Teile --7-- der beiden Metallbleche --3, 4--, die zwischen den Abschnitten des Strömungskanals --6-- liegen, werden miteinander, beispielsweise durch Nahtschweissung, verbunden. Auf diese Weise wird das Innere des Strömungskanals --6-- gegenüber den aneinanderliegenden Flächen der Metallbleche --3, 4-- abgedichtet. Vorzugsweise wird eine derartige Schweissnaht nahe dem Strömungskanal --6-- zu dessen beiden Seiten vorgesehen. Dadurch wird verhindert, dass Teile des
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Wärmeaustauscherelements weg nach aussen geobgen werden. Die Laschen --16-- sind abwechselnd in entgegengesetzte Richtungen abgebogen, wie dies in den Fig. 2 und 3 veranschaulicht ist.
Der Unterschied zwischen den Ausführungsformen gemäss Fig. 2 und 3 ist, dass bei der Ausführungsform gemäss Fig. 2 die Abmessung der Öffnungen --8--, in einem rechten Winkel zum Strömungskanal--6-- gesehen, grösser als die Gesamtlänge der zwei einander gegenüberliegenden Laschen --16-- vor deren Abbiegung ist. Bei dieser Ausführungsform wurde also ein mittlerer Teil der Bleche beim Stanzvorgang entfernt.
Die Hauptvorteile der Laschen --16-- sind die folgenden : Erstens wird der wirksame Strömungsdurchlass für das durch die Öffnungen --8-- strömende Medium vergrössert. Zweitens bewirkt die wiederholte Richtungsumkehr für die Strömung des Mediums die Schaffung von Wirbeln. Diese zwei Tatsachen führen zu einem verbesserten Wärmeaustausch zwischen den zwei Medien. Drittens können die Laschen --16-- auch als Abstandselemente oder mechanische Abstützungen in der Weise dienen, dass der oder die Strömungskanäle --6-- des einen Wärmeaustauscherelements auf dem Rand der Laschen --16-- des benachbarten Wärmeaustauscherelements aufliegen, wie aus Fig. 2 ersichtlich ist.
Der Mantel des Wärmeaustauschers kann die Wärmeaustauscherelementsäule mit enger Passung umgeben. Dadurch wird ein besonders kompakter Aufbau des Wärmeaustauschers ermöglicht, und überdies kann die Strömung des äusseren Mediums leichter geregelt werden, indem insbesondere die Grösse und/oder Anzahl der Öffnungen --8-- variiert werden. Auch ist ein hohes Mass an Standardisierung möglich. Dazu sei ausgeführt, dass Wärmeaustauscherelemente einer vorgegebenen Grösse und mit einem vorgegebenen Strömungskanalverlauf innerhalb ziemlich weiter Grenzen in Wärmeaustauschern, die voneinander hinsichtlich ihrer Kapazität oder anderer Kenndaten verschieden sind, einfach dadurch verwendet werden können, indem die Anzahl, Grösse und Stelle der Öffnungen --8-- variiert wird.
Ein besonderer Vorteil ist weiters darin gelegen, dass der effektive Gesamtquerschnitt der Öffnungen --8-- leicht vergrössert werden kann, u. zw. unter Umständen auch dann, wenn der Wärmeaustauscher bereits in Betrieb genommen worden ist und sich eine solche Vergrösserung als wünschenswert oder notwendig erweisen sollte.
Zur Verbindung der Strömungskanäle der einzelnen Wärmeaustauscherelemente weisen letztere, wie aus Fig. l ersichtlich ist, an jeder der vier Ecken eine Ausnehmung auf, deren Gestalt oder Querschnitts-
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Umrisslinie der einzelnen Wärmeaustauscherelemente liegen jedes zweite Wärmeaustauscherelement einer Säule ist mit den beiden Enden des Strömungskanals --6-- an zwei benachbarte Röhren, z. B. auf der rechten Seite gemäss Fig. l, angeschlossen, während die andern Wärmeaustauscherelemente an zwei andern Röhren angeschlossen sind. Jedes Wärmeaustauscherelement ist nur mit jenen zwei Röhren bleibend verbunden, mit denen der Strömungskanal --6-- in Verbindung steht oder, mit andern Worten die Wärmeaustauscherelemente werden von diesen Röhren frei vorspringend getragen.
Zufolge dieser Anordnung wird die Herstellung des Wärmeaustauschers ebenso wie dessen Demontage, etwa zur Reparatur, Überprüfung oder
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Reinigung, wesentlich erleichtert. Dabei können nach Entfernen des Mantels von der Wärmeaustauscherelementensäule die so gebildeten zwei Hälften der Säule voneinander getrennt werden. Zur Vergrösserung der mechanischen Stabilität der Wärmeaustauscherelementensäule können geeignete, nicht dargestellte Abstandselemente zwischen den einzelnen Wärmeaustauscherelementen vorgesehen werden, die diese Wärmeaustauscherelemente gegeneinander abstützen. Vor allem können, wie erwähnt, die Laschen --16-zur gegenseitigen Abstützung der Wärmeaustauscherelemente verwendet werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Wärmeaustauscherelement, das aus zwei scheibenartigen Metallblechen zusammengesetzt ist, die an ihren flachen, einander berührenden Seiten miteinander verbunden und unter Bildung eines für das erste von zwei Medien, zwischen denen der Wärmeaustausch stattfinden soll, vorgesehenen Strömungskanal zwischen ihnen verformt sind, wogegen das zweite Medium in Kontakt mit den Aussenflächen des Wärmeaustauscherelements steht, wobei die unverformten Teile des Wärmeaustauscherelements mit dem
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unddass die Laschen (16) abwechselnd in entgegengesetzten Richtungen weg von der Zwischenebene zwischen den beiden Metallblechen (3,4) gebogen sind.