DE1111221B - Waermetauscher mit Elementen, die durch Hin- und Herfalten von Blechtafeln gebildete parallele Kanaele fuer die Mittel aufweisen - Google Patents
Waermetauscher mit Elementen, die durch Hin- und Herfalten von Blechtafeln gebildete parallele Kanaele fuer die Mittel aufweisenInfo
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Description
- Wärmetauscher mit Elementen, die durch Hin- und Herfalten von Blechtafeln gebildete parallele Kanäle für die Mittel aufweisen Die Erfindung betrifft Wärmetauscher mit parallele Durchflußkanäle für die Wärmetauschmittel bildenden Elementen, die durch Hin- und Herfalten von Blechtafeln und Verschweißen deren paarweise gegeneinandergebogener Längsränder erzeugt sind. Sie besteht darin, daß mindestens zwei Elemente, deren beiderseitige Längsränder nach entgegengesetzten Seiten gebogen sind, in einem den Wärmetauscher umschließenden Gehäuse untergebracht sind.
- Eine solche Ausführungsform vermeidet einzelne taschenartige Kammern mit nach der gleichen Richtung weisenden Öffnungen, wie man dies von anderen ähnlichen Apparaten kennt. Viehmehr besteht sie aus parallel zueinander verlaufenden Durchfiußkanälen. Diese ermöglichen eine völlig neuartige Anordnung in einem Wärmetauscher und ergeben einen besonders wirkungsvollen Wärmeaustausch zweier Medien. Insbesondere läßt sich die neue Konstruktion in denkbar einfacher und billiger Weise herstellen.
- Dabei ist es vorteilhaft, wenn zwei Elemente spiegelbildlich zueinander in einem Gehäuse angeordnet sind.
- Eine weitere Vervollkommnung des Erfindungsgedankens besteht darin, daß vier Elemente in Doppelanordnung spiegelbildlich zueinander in einem Gehäuse vorgesehen sind.
- Eine besonders einfache und widerstandsfähige Verbindung der Elemente mit dem sie umschließenden Gehäuse wird dadurch erreicht, daß nahe dem einen Ende des Gehäuses, und zwar in der Nähe der äußeren Randteile der aneinandergefügten Faltungen der Elemente, ein Flanschrahmen angeordnet ist.
- Zu dem gleichen Zweck können zweckmäßig die Wandungen der Gehäuse an der Innenseite Elemente tragen, die eine Deformierung dieser Elemente unter der Wirkung von Drücken begrenzen.
- Ein sehr einfaches Verfahren zur Herstellung des neuen Wärmetauschers besteht darin, daß man einen Längsrand einer rechteckigen Blechtafel in der Nähe und parallel zur entsprechenden Längskante um einen spitzen Winkel und gleicherweise den anderen Längsrand in der Nähe und parallel zur zweiten Längskante in entgegengesetzterRichtung biegt und daraufhin dasBlech abwechselnd in entgegengesetztenRichtungen je um zwei rechte Winkel um Faltzonen faltet, die in bestimmten Abständen voneinander angeordnet sind und sich quer zwischen den beiden Längskanten erstrecken.
- Eine weitere Vervollkommnung dieses Verfahrens ist dadurch gegeben, wenn die gegeneinanderstoßenden Längsränder jedes der aufeinanderfolgenden, zwischen den Faltzonen liegenden Wandteilen entlang ihrer Berührungslinie durch Metallverbindung (Schweißen) miteinander vereinigt werden, während die im Bereich der Faltzonen liegenden Teile der Längsränder entweder in Richtung der miteinander verbundenen Längsränder gebogen werden oder so geformt werden, daß sie unter einem Winkel von 90° zu den angrenzenden Längsrändern verlaufen.
- Die Erfindung ist an Hand schaubildlicher Darstellungen beispielsweise erläutert. Es zeigt Fig.1 eine schaubildliche Ansicht eines Teils einer zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Elementes dienenden rechteckigen Blechtafel, Fig. 2 eine schaubildliche Ansicht eines Teils eines Elementes, Fig. 3 eine der Fig. 2 entsprechende Draufsicht, Fig.4 eine schaubildliche Ansicht eines Wärmetauschers, dessen äußerer Mantel aufgebrochen ist, um die innere Anordnung von zwei Elementen erkennen zu lassen, Fig. 5 ein Einzelteil, das die Befestigung eines Elementes im Gehäuse durch einen Flansch sowie ein keilförmiges Tragstück erkennen läßt, Fig. 6 eine andere Einzelheit der Flanschverbindung, die deren Vereinigung mit dem Gehäuse erkennen läßt, Fig. 7 eine Einzelheit einer Endverbindung zwischen zwei Elementen, Fig. 8- einen Schnitt nach der Linie VIII-VIII aus Fig. 4, Fig.9 eine schaubildliche Ansicht eines Wärmetauschers mit vierElementen, wobei dieStimseite des Gehäuses zur Veranschaulichung angenommen ist.
- In Fig.1 ist die Oberfläche der rechteckigen Blechtafel mit 10 und die IJnterfäche mit 11 bezeichnet. Der eine Längsrand 12a der Blechtafel 10, 11 ist in der Nähe und parallel zur entsprechenden Längskante 12 unter einem spitzen Winkel 0 nach oben gebogen. In gleicherWeise ist der andere Längsrand 13a des Bleches 10, 11 in der Nähe und parallel zu der zweiten Längskante 13 unter einem spitzen Winkel nach unten gebogen. Zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Elementes wird die Blechtafel aufeinanderfolgend in entgegengesetzten Richtungen jeweils um nahezu 180° um die FaltzonenA, B, C ... gebogen, die in bestimmten Abständen voneinander angeordnet sind und sich quer zwischen den beiden Längskanten 12 und 13 erstrecken.
- Auf diese Weise werden Wandteile 10 a, 10 b, 10 c ... der Elemente gebildet, und die Längskanten 12 oder 13 jeder der aufeinanderfolgenden benachbarten Wandteile stoßen gegeneinander, so daß sie jetzt durch Schweißen, Hartlöten oder ein anderes metallverbindendes Verfahren vereinigt werden können, ohne daß Füllstücke erforderlich wären.
- Das Falten des flachen, die Wandteile 10 a, 10 b, 10 c bildenden Teils der Bleche kann auf üblichen Biegemaschinen erfolgen. Die außerhalb des Bereichs des Biegewerkzeugs liegenden Längsränder werden besonders verformt. So werden an den Faltzonen, dort, wo die Längskanten aneinanderstoßen, nach innen gerichtete Teile 14 Längsränder 13 a bzw. 12 a durch Eindrücken genau rund gebogen. Sie können aber auch auf eine natürliche Weise scharf gebogen werden, wobei die Teile 14 um einen Dorn mit kreisförmigem oder ähnlichem Querschnitt gebogen werden, um eine übermäßige Krümmung oder Beanspruchung zu vermeiden. An den Faltzonen, wo die Längsränder nicht aufeinanderstoßen, sind die freien Randteile 15 der Längsränder 13 a bzw. 12 a so geformt, daß sie in einem rechten Winkel zu den benachbarten Längskanten 12 oder 13 verlaufen.
- Die Randteile 15 liegen somit im wesentlichen in einer Ebene und erleichtern so die Befestigung eines Metallstreifens, beispielsweise eines Flansches, durch Schweißen.
- Auf diese Weise werden parallel zueinander angeordnete Durchflußkanäle 16 a und 16 b gebildet, die von den Wandteilen 10 a,10 b,10 c ... begrenzt werden. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, sind die Kanäle im Bereich der Faltzonen und der aufeinanderstoßenden Längskanten flüssigkeitsdicht geschlossen, so daß in jedem Kanal jeweils zwei aneinanderstoßende offene und geschlossene Seiten vorhanden sind, wobei die offenen Seiten der Kanäle 16a neben geschlossene Seiten der Kanäle 16a und umgekehrt zu liegen kommen.
- Zwei der in beschriebener Weise hergestellten Elemente können in einen Wärmetauscher der in Fig. 4 bis 8 schaubildlich dargestellten Art spiegelbildlich zueinander eingebaut werden. Die beiden Elemente 21 a und 21 b sind mit einem Flansch 23 versehen, der die vier Außenkanten der Elemente umgibt und an diesen durch Schweißen befestigt ist. Zwischen den beiden Elementen 21 a und 21 b ist auf dem größten Teil ihrer Länge eine Zwischenwand 22 vorgesehen. Ein Schenkel des Flansches 23 ist gemäß Fig. 6 an dem Gehäuse 20 des Wärmetauschers durch Schrauben od. dgl. befestigt. Dabei können Dichtungen zwischen dem Gehäuse und dem Flansch vorgesehen sein. Die Elemente sind am Gehäuse nur mit Hilfe des Flansches befestigt, damit sie sich auf ihrer ganzen Länge ausdehnen können. Keilförmige Tragstücke 24 sind in bestimmten Abständen über die ganze Länge des Gehäuses 20 an diesem angeordnet. Sie ragen in Queröffnungen der Durchflußkanäle 16a hinein. An dem einen Ende der beiden nebeneinanderliegenden Elemente ist eine Verbindung in Form eines Blechwinkels 25 vorgesehen, der an die benachbarten Randteile 15 der zwei Elemente (Fig. 7) angeschweißt ist und dadurch eine Trennung der beiden Strömungssysteme durch die Elemente sichert. Ein solcherBlechwinkel ist leicht nachgiebig und gewährleistet so eine gute Verbindung zwischen den beiden Elementen bei Wärmedehnungen desselben. Die oberen Enden beider Blechtafeln sind (Fig. 8) bei 22 a und die unteren Enden bei 22b mit der Trennwand 22 verschweißt. Dadurch werden in jedem Element aufeinanderfolgende Kanäle 16 a und 16 b voneinander getrennt, während sowohl die Kanäle 16 a als auch die Kanäle 16b des einen Elementes mit denen des anderen Elementes vereinigt sind.
- Am Gehäuse des Wärmetauschers sind auf der Seite des dem Blechwinkel 25 gegenüberliegenden Endes der Elemente ein Zuflußstutzen 26a und ein Abflußstutzen 26b für eine Hochdruckflüssigkeit P, vorgesehen, während seitlich am Gehäuse angebrachte Ein- undAustrittsstutzen27a bzw. 27b für eine unter niederem Druck stehende Flüssigkeit P2 vorgesehen sind.
- Die unter hohem Druck stehende Flüssigkeit P1 tritt durch den Stutzen 26 a ein und fließt in die aufeinanderfolgenden Durchflußkanäle 16b des Elementes 21 b. Da diese Kanäle an ihren anderen Enden geschlossen sind und da die Trennwand 22 nicht ganz bis zu diesem Ende reicht, strömt die Flüssigkeil P1 in die Durchflußkanäle 16 b des Elementes 21 a und von dort durch den Auslaßstutzen 26 b aus dem Gehäuse aus. Die unter niederem Druck stehende Flüssigkeit P2 tritt durch den Stutzen 27 a in das Gehäuse ein und strömt in die Durchflußkanäle 16a des Elementes 21 a. Diese Kanäle 16 a sind an dem durch den Blechwinkel25 verbundenen Ende des Elementes offen, und somit wird die Flüssigkeit P2 an der Rückwand des Gehäuses 20 umgeleitet und in die Durchflußkanäle 16 a des Elementes 21 b geführt, worauf sie durch den Auslaßstutzen 27 b abfließt.
- Die Zu- und Abflußrichtungen der FlüssigkeitenPl und P2 stehen im wesentlichen unter einem rechten Winkel zueinander. Innerhalb der Elemente durchströmen sie jedoch die Durchgänge parallel und im Gegenstrom.
- Fig. 9 zeigt, wie vier Elemente in einem Wärmetauscher eingebaut werden können. Zwei spiegelbildlich angeordnete Elemente 31 a und 31 b sind durch eine Wand 32 a und zwei weitere, ebenfalls spiegelbildlich angeordnete Elemente 31 a und 31 d sind durch eine Wand 32 b voneinander getrennt. Zwischen diesen beiden Gruppen von Elementen ist eine Trennwand 33 vorgesehen. Die Elemente sind an einem Gehäuse 30 in der gleichen Weise befestigt, die für die in den Fig. 4 bis 8 beschriebene Ausführungsform vorgesehen ist. Ebenso ist die Trennung der aufeinanderfolgendenDurchflußkanäleund auch dieUmlenkung für den freien Durchfluß an dem einen Ende von je zwei spiegelbildlichen Elementen im wesentlichen in gleicher Weise ausgeführt.
- Die unter hohem Druck stehende FlüssigkeitPl gelangt durch den Stutzen 36 a in das Gehäuse 30 und strömt durch die Durchflußkanäle 16b des Elementes 31d. An den gegenüberliegenden Enden sind diese Kanäle 16 b geschlossen, und da die Trennwand 32 b an dieser Stelle verkürzt ist, gelangt die FlüssigkeitP, in die entsprechenden Durchflußkanäle 16b des Elementes 31c. Nachdem die Flüssigkeit durch die offenen Enden der Kanäle 16b des Elementes 31 c ausgetreten ist, strömt sie an der Stirnwand des Gehäuses entlang und wirrt auf die entsprechenden Öffnungen der Kanäle 16b des Elementes 31b verteilt. Von dort gelangt sie in gleicher Weise in die Kanäle 16b des Elementes 31a und verläßt schließlich das Gehäuse durch den Stutzen 36b.
- Die unter niederem Druck stehende Flüssigkeit P2 tritt durch den Stutzen 37a in das Gehäuse 30 ein und gelangt in die Durchflußkanäle 16a des Elementes 31 a. Die Kanäle 16 a sind an dem dem Eintrittsstutzen 36a gegenüberliegenden Ende des Gehäuses offen, so daß die Flüssigkeit P2 an der Rückwand des Gehäuses 30 entlangströmt, um sich in die entsprechenden Durchflußkanäle 16 a des Elementes 31 b zu verteilen. Die Trennwand 33 ruht in einer Führung 34 auf der Innenseite der den Stutzen 36 a und 36b gegenüberliegenden Gehäusewand und hindert so den Übergang der FlüssigkeitP2 in die Durchflußkanäle 16 a des Elementes 31 c. Die Trennwand 33 ist jedoch an der Seite des Gehäuses, wo sich die Stutzen36a und 36b befinden, verkürzt und gestattet somit der Flüssigkeit P2 in die Durchflußkanäle 16 a des Elementes 31c zu strömen. Diese Durchflußkanäle 16 a der Elemente 31 c und 31 d sind am Ende des Gehäuses, wo die Stutzen 36a und 36b angeordnet sind, geschlossen, und deshalb erfolgt die Strömung der Flüssigkeit P2 in gleicher Weise durch die Durchflußkanäle 16 a der Elemente 31 c und 31 d, bis sie das Gehäuse endlich durch den Stutzen 37 b verläßt.
- Wie bei den in den Fig. 4 bis 8 dargestellten Beispielen sind auch hier die Strömungswege der zwei Ströme P1 und P2 in ihren entsprechenden Durchgängen im wesentlichen parallel und entgegengesetzt zueinander gerichtet.
Claims (7)
- PATENTANSPRÜCHE: 1. Wärmetauscher unter Verwendung von parallele Durchflußkanäle für die Wärmetauschmittel bildenden Elementen, die durch Hin- und Herfalten von Blechtafeln und Verschweißen von paarweise gegeneinandergebogenen Längsrändern der Blechtafeln erzeugt sind, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Elemente, deren beiderseitige Längsränder (13) nach entgegengesetztenSeiten gebogen sind, in einem denWärmetauscher umschließenden Gehäuse untergebracht sind.
- 2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Elemente (21 a und 21b) spiegelbildlich zueinander in einem Gehäuse (20) angeordnet sind.
- 3. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vier Elemente (31a, 31b, 31.c,31d) in Doppelanordnung spiegelbildlich zueinander in einem Gehäuse (30) vorgesehen sind.
- 4. Wärmetauscher nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß nahe dem einen Ende des Gehäuses, und zwar in der Nähe der äußeren Randteile der aneinandergefügten Faltungen der Elemente (21a, 21b oder 31a, 31b, 31c und 31d), ein Flanschrahmen (23) angeordnet ist.
- 5. Wärmetauscher nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandungen des Gehäuses (20, 30) an der Innenseite Elemente (24) tragen, die teilweise in eine der Gruppen der Durchflußkanäle (16a) hineinragen.
- 6. Verfahren zur Herstellung von Elementen nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Längsrand (12a) einer rechteckigen Blechtafel in der Nähe und parallel zur entsprechenden Längskante (12) um einen spitzen Winkel ()und gleicherweise den anderen Längsrand (13 a) in der Nähe und parallel zur zweiten Längskante (13) in entgegengesetzter Richtung biegt und daraufhin das Blech abwechselnd in entgegengesetzten Richtungen je um zwei rechte Winkel um Faltzonen (A, B, C) faltet, die in bestimmten Abständen voneinander angeordnet sind und sich quer zwischen den beiden Längskanten (12, 13) erstrecken.
- 7. Verfahren zur Herstellung eines Elementes nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die gegeneinanderstoßenden Längsränder (12a, 13 a) - jedes der aufeinanderfolgenden, zwischen den Faltzonen liegenden Wandteile (10 a, 10 b, 10 c) entlang ihrer Berührungslinie durch Metallverbindung (Schweißen) miteinander vereinigt werden und daß die im Bereich der Faltzonen befindlichen Teile (14, 15) der Längsränder entweder in Richtung der miteinander verbundenen Längsränder gebogen werden oder so geformt werden, daß sie unter einem Winkel von 90° zu den angrenzenden Längsrändern verlaufen. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 178 326; schweizerische PatentschriftenNr.180 737, 162 249, 55 233; -französische -Patentschrift Nr. 548 025; britische Patentschrift Nr. 506 891; USA: Patentschrift Nr. 1444 480.
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