DE1501454A1 - Waermetauschelement aus verformten Platten - Google Patents

Description

• Wärmetauschelement ailf) verformten Plat#eri.
• Die Erfindung bezlellt sich auf Wärmetauschelem.eute aus verformten Platten, welche innere durchströmte Kanäle einschließen und äuB-sere durchströmte Kammerriäume bilden.
• Wärmetauschelemente nach der Erfindung sollen zwar zum Wärmetausch zwischen Flüssigkeiten oder zwischen Gasen geeignet sein, aber insbesondere bezieht sich die Erfindung auf Wärmetauschelemente zum Aufbau eines Rohrregisters für den Wärmetausch zwischen Plüssigkeiten und Gasen in einem Wärmetauscher, wobei die Plüssigkeiten die inneren Kanäle des Rohrrögisters und die Gase den die Kanäle umgebenden äußeren Kammerraum meistens in Gegenrichtung durchströmen.

  Erste Ansätze des durch die Erfindung angestrebten Zieles werden

  sebon bei bekannten Flachrohrwärmetauschelementen erreichtg die

  aue in bevoliderer Weise verformten Plattenzuschnitten zusammetige-

  setzt 3iiid und eine eingesetzte Leitvorrichtung aufweisen (DBP

  Lurch ein solchee Wärmetauschelement konnten gegenüber

  iiLIic#ie)i Bauwelse bereits Vorbea"ieruiiien hinsichtlich

  Infolge Strömungswege

  iaal. hinrichtlich ainer einfacheren Banweise

  in.'Iol"ge der, vF.-rX-c)rmt-.*,n Phat##ni orretcht werden,

  ist fila bei dieren u-Loher nicht

  gz, an, den unterschiedlichen Wärmeübergilingen auf.crrund unter-

  3olig.f--(11.iclier Konsistenz der am Wärrtietausch beteiligten Mittel,

  in;ib(?Bondere den unterschiedlielien Wärmeübergängen zwischen dem

  Material des Wärmetauschelemente und Plünsigkeiten einerseits ao-

  wie Gasen andererseits dt,#rch konstruktive Maßnahmen am Wärme-

  tauschelement entscheidend zu begegnen. Als Wärmetauochelement sind zwar Rippenrohre bekannt, die innen von einer Flüssigkeit durchströmtg außen von einem Gas umströmt und den Vorteil einer größeren Berührungeoberfläche für das Gas aufweisen, aber Rippenrohre sind in der Herstellung teuer. Die der nachfolgend beschriebenen Erfindung zugrundeliegende Aussage besteht darin, ein Wärmetauschelement aus verformten Platten# insbesondere für den Aufbau eines Rohrregieterag in der Weine zu gestalten, daß den am Wärmetausch beteiligten Mitteln unterschiedliehe Berührungsoberflächen zugeordnet werden könneng deren Verhältnis zueinander in weiten Grenzen variabel ist, um eine Anpassung an Eigenarten und Temperaturverhältnisse der am Wärmetauech beteiligten Mittel zu ermöglicheni In Verbindung damit soll aber eine leichte Herstellung der Wärmetauechelementeg insbesondere eines vollständigen Rohrregistere für einen Wärmetauscher besonderer Bauart erreicht werden, um vor allem zu vermeideng daß die angestrebtenthermischen Vorteile durch hohen Herstellungeaufwand beeinträchtigt werden. Ein diese Aufgabe lösendes Wärmetauschelement wird erfindungegemäß im wesentlichen daringeaehen, daß je zwei Platten gleicher QuerschnitteprofilLerung in spiegelbildlich zueinander angeordneter und beidseitig eines dadurch gebildeten Kanals an sich berührenden parallelen Oberflächenstreifen dicht miteinander verbundener Lage durch ein weiteres Plattenpaar eingeschlossen sind, welchee an den Außenseiten den Kanale längs verlaufendeu gegenüber dem Strom Im Kammerrau& bildet und mit den beiden ersteren Platten an sich berührenden Oberflächenetreifen wärmeleitend verbunden ist. Der zuvor erwähnte Ausdruck "Platten" bezieht sich vor allem auf alle für den jeweiligen Anwendungezweck geeigneten Bleche, die mittels üblicher Kant- und Prägewerkzeuge in die gewünschteg später noch zu erläuternde Form gebracht werden. Der wesentliche Lösungegedanke nach der Erfindung besteht also darin, einen rohrförmigen Kanal, vorteilhaft jedoch gleichzeitig mehrere solcher Kanäle mit beliebigem Querschnitt durch zwei Platten gleicher Querschnittsprofilierung In spiegelbildlicher Anordnung zueinander nach dem von Stahlradiatoren für Heizungen oder dgl. her bekannten Prinzip zu bilden und diese Platten von wenigstens einem weiteren Plattenpaar, deren beide Platten untereinander die gleiche Querschnitteprofil'.erung aufweisen und ebenfalls spiegelbildlich zueinander angeordnet sind, einzuschließen und mit den Platten des ersteren Platteripaares wärmeleitend zu verbinden, wobei dieses einschließende Plattenpaar auf dem inneren Plattenpaar Hohlrippen bildet, welche auf den Kanälen längs verlaufend angeordnet eind, Dadurch entsteht auf der Außenseite des Kanals bzw. der Kanäle eine beträchtliche Vergrößerung der für den Wärmetausch wirkuamen Oberflächet, die mit dem den Kammerraum durchströmenden Mittel in Berührung kommt. Dieses Mittel kann daher seine Wärmäe an eine sehr viel größere Naterla'loberfläche abgeben, wobei die Wärme Uber die wärmeleitenden Verbindungestellen zu den inneren Platten geleitet und von letzteren an das die Kanäle durchströmende Mittel abgegeben wird. Diese Wirkung ist unabhängig davone ob den inneren Kanälen Wärme zugef Uhrt wird, d.h. die angestrebte Wirkung wird sowohl bei Wärmetauschelementen für Heizzwecke als auch bei solchen fUr Kühlzwekke erreicht.
• Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Gestaltung der Erfindung werden zweckmäßig anhand eines auf der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert. Auf der Zeichnung sind Ausführungebeispiele der Erfir.dung dargestellt, und zwar zeigen Fig. 1 eine Aufsicht auf ein Rohrregister r4t Wärmetauschelementen gemäß der Erfindungg Fig. 2 und 3 teilweise Schnitte nach Linie II-II der. Fig. 1 durch gegenüber Fig. 1 abgeänderte Ausführungeformeng Fig. 4 einen teilweisen Schnitt mit Aufsichi auf eine gestreckte Platte zur Herstellung von Wärmetauschelementen gemäß der Erfindung in einer weiteren Ausführungeform. Bei dem Beispiel nach Fig. 1 werden mehrere in Reihe-nebeneinander liegende Wärmetauschelemente durch Platiengruppen 19 29 3 gebildet. In jeder Gruppe entstehen gleichzeitig mehrere Kanäle 4 durch je zwei Platten 5 und 6. Diese Platten sind dazu in regelmäßigen Abständen mit trapezförmigen Verformungen voraeheng die parallel nebeneinander verlaufen, und weinen untereinander dir gleiche Quercehnittsprofilierung auf. Die Platten 5 und 6 sind jedoch in spiegelbildlicher Lage zueinander angeordnet# no daß sie zwischen sich im Bereich der trapezförmigen Verforzungen die Kanäle 4 bilden.und sich beidseitig neben Jedem Kanal 4 In parallelen Streifen berUren, an denen si# dicht und wärmeleitend miteinander verbunden sind. Die beiden inneren Platten 5 und 6 sind zunächst von einem weiteren Plattenpaar aus den Platten 8 und 9 eingeschlosseng die die inneren Platten 5 und 6 vollständig überdecken. Die Platten 8 und 9 sind im Bereich der Kanäle 4 durch parallele Sicken verformt, die an der Außenfläche der Platten 5 und 6 längs verlaufende Hohlrippen 10 und 11 bilden, und zwar spiegelbildlich auf jeder Seite. Ein weiteres wesentliches Merkmal der Erfindung besteht daring daß diese Platten 8 und 9 nicht nur an den Stellen, an denen die Platten 5 und 6 etreifenförmig miteinander verbunden sind, ebenfalls streifenförmige'Oberflächenbereiche aufweiseng die die inneren Platten 5 und 6 berühren und mit digzen vjä=e£«eitend verbunden sind» sondern zusätzlich zwise#-en derz Hohlrippen 10 und 11 mit einem Streifen ihrer Oberfläche im Bereich der Kanäle 4 gegen die inneren Pletten 5 und 6 'Liegen und auch an dieser Stelle wärmeleitend mit den inneren Platter..5 und 6 verbunden sind. Die Hohlrippen 10 und 11 sind gegenüber dem Kammerraum offen und ergeben daher die gewünschte Vergrößerung.der Berührungeoberfläche für das den Kammerraum durchströmende Mittel. Der dadurch vermehrte Wärmeübergang wird über die wärmeleitenden Verbindungeatreifen in die inneren Platten 5 una 6 eingeleitet und an das die Kanäle 4 durchetrömende Mittel abgegeben. Die erwünschte und durch das Plattenpaar 8 und 9 erzielte Wirkung kann durch weitere Plattenpaare in ähnlicher Gestaltung noch gesteigert werden. Das Ausführungebeiapiel zeigt dieg mit einem weiteren Plattenpaarg dessen Platten die Bezugezwichen 12 und 13 tragen. Diese letzteren Platten bilden außen über den Hohlrippen 10 und 11 weitere Hohlrippen 14 und 15 in spiegelbildlicher Anordnung auf jeder Seite der Kanäle 4 und weisen mit den übrigen, zuvor schon erwähnten Platten 5, 69 8 und 9 übereinstimmende Bereiche gegenseitiger Berührung und gemeinsamer Verbindung auf. Um dabei eine gut wärmeleitende Verbindung zu ersieleng macht die Erfindung den besonderen Vorschlagg die Verbindung an den a#f der Zeichnung mit etwas dickeren strichpunktierten linien 16 angedeuteten Stellen durch eine Lichtbogenrollechweißung hermustellens deren Technik eigens für diesen Zweck weiterentwickelt wurdet um eihe dAn Anforderungen genügende Rollechweißnaht zu erhalten. Eine weitere Verbesserung der erstrebten Wirkumg kann erfindungegemäß dadurch erzielt werden# daß die.das innere Plattenpaar 5 und 6 Jeder Gruppe 1, 29 3 usw. abdeckenden Flaftenpaare 8 und9 oder 12 und 13 zusätzlich zwischen den Kanälen 4 mit Verforwmeen versehen sind, die auf jeder Seite zwischen den Kanälen 4 weitere Hohlrippen 17 und 18 bilden, die ebenfalls gegenüber dem Kammer- raum offen sind. Die Herstellung der füt die erfindungegemäße Anordnung benötigten Plattenprofilierungen aus dazu geeignetem Blechmterial ist verhältnismäßig einfach und bedarf daher ebensowenig einer näheren Erläuterinig wie die Montage der Platten zu Wärmetauschelementen. Das Ausführungebeispiel der £eJchnung zeigt außerdem den Aufbau eines Rohrregistere für einen Wärmetauacher und macht den Vorzug der Erfindung deutlicht daß mit ihrer Hilfe einzelne Plattengruppen eine sich in querechnittepröfilierung erhalten könneng eo daß durch versetzte Anordnung benachbarter Plattengruppen eine Verschachtelung möglich ist, um auf engstem Raum ein Maximum an Berührungeoberfläche für das die Kammer durchströmende Mittel unterzubringen. Dabei soll.darauf geachtet werden, daß zwischen den Plattengruppen gleich'#leibende Durchgangequerechnitte freibleibeng um eine Beeinträchtigung der Strömung zwischen den 111lattengruppen zu vermeiden. Eine leicht herzustellende und vorteilhafte Querschnittsprofilierung veranschaulicht .die Zeichnung. Zur Verbesserung des thermiachen Wirkungegrades eines entsprechend der Erfindung aufgebauten Wärmetauschers wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die von dem Mittel, welches den Kammerraum durehströmtl berührten Flächen der Platten 8 und 9 sowie 12 und 13 mit Profilierungen zu verseheng die gegenüber'der Oberfläch0 vorspri,i#.,--.n. Diese Maßnahme hat vor allem den Zweckg die für den Wärmeübergang günstige Anlaufzone der durch die Strömung aufkommenden Grenzschicht veretärkt auszunutzen. Die Profilierungen haben dabei die Aufgabe, ständig neue Anlaufzonen zu bilden, In Fig. 2 iat dargeetellt, daß die Profilierungen Z. B. aus einer größeren Anzahl von Sicken 20 oder dgl. bestehen könneng deren LängsrichtÜng vorteilhaft quer gur Strömungsrichtung im Kammerraum liegt. Auf der linken und auf der rechten Seite zeigt die Fig. 2 ve:,3chiedei.e Anordnungsmöglichkeiten. Pig. 3 zeigt in teilweisem Schnitt nach Linie 11-TI der Fig. 1 und in zugehörigem Querechnitt ein,* gügeiffiLer 2 alge-fira#-#tlplte Ausführuzipsform. Bei dieaem '9eisl)Jel isInd die eb#inen ',!'ldchenberei. ehe der Platten 12 und 13 sowie 8 und 9 mit parallelen Einsohnitten 21 versehen und die dazwischen liegenden Teile abwechselnd nach beiden Seiten herauagebogeng so daß das.in diener-Yigur wiedergegebene*Querechnittab#ild entsteht.
• Schließlich zeigt die Fig. 4 e ins Auaführunßetorng die sich besonders für Einrichtungen eiinet, bei denen der Kammerraum quer zu den Kanälen 4 durchatrömt wird. Aus Querschnitt r.M.Aufeicht eines Plattenteilee in Pig. 4 ist erkennbarg "ß le Platte mit eingetriebenen Durchbrechungen 22 versehen ist, die von einem..-Bördelrand 23 umgrenzt werden.
• Alle diese Beispiele, die sich ohne.erfinderische Leistung'nob um einige weitere vermehren lassen, zeigen AuetWunMeforiaeilg bei denen das den Kammerraum durchströmende Nittei ständig neue Anetrömquerschnitte vorfindetg so daß die Stärke der unerwünnchten Grenzschicht reduziert und der thermische Wirkungsgrad somit verbessert wird.

Claims (2)

1. P a t e n t a n a p r ü o h a -------------------------------Wärmetauschelement aus verformten Plattenp die innere durchströmte Kanäle einschließen und äußere durchatrömte Kammern bilden., . d a d u r o h gekennzeichnet daß jezweiPlatten gleicher oder unterschiedlicher Wuerochnittsprofilierung in spiegelbildlich zueinander angeordneter und beidseitig eines dadurch"gebildeten Kanals an sich berührenden parallelen Oberflächenstreifen dicht miteinander verbundener Lage durch ein weiteres Plattenpaar eingeschlossen eindv welchea'an den Außenseiten des.Karials längsverlaufendeg gegenüber dem Strom in den Kammern offene Hohlrippen bildet und mit den beiden ersteren Platten an sich berührenden Oberflächenstreifen wärmeleitend verbunden ist.
2. 2. Wärmetauschelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnetg daß das.den Kanal bildende innere Plattenpaar durch mehrere weitere von innen nach außen sich gegenseit i g abdeckende Plattenpaare eingeschlossen ist# deren Platten zwischen sich und der von ihr abgedeckten Platte längaverlaufende Hohlrippen bilden und wärmeleitend miteinander sowie mit dem inneren Plattenpaar verbunden sind. 3. Wärmetauschelement nach den taisprüchen 1 und 29 dadurch gekenn-!,ciicb.net, daß diesich gegenseitig abdeckenden Platten der Plattenpaare eine weitere gemeinsame Verbindungestelle an einem längsverlaufenden Streifen im Bereich des Kanaln aufwcieer,. 4. Wärmetauschelement nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch ge- kennzeichnet, daß die sich berührenden Oberflächenstreiten der Plattenpaare in sich gegenseitig überdebkender.lage aM4ordnet und durch eine gemeinsame Widerstandesohweigung mitelnander verbunden sind. 5. Wärmetauscher mit Wärmetauschelementen nach den Anopruohen 1 bis 4, gekennzeichnet duro4 eine gleiche und sich in Abechnitten symmetrisch wiederholende Quersöhnitteprofilierung der Plattenpaare. 6. Wärmetauscher mit Wärmetauschelementen nach den Ansprüchen 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Yergetzte-und inelnander ge- schachtelte Anordnung benachbarter Plattenpaargruppen in der Weiseg daß zwischen den Plattenpaargruppen gleichbleibendb Durchgangsquerschnitte frei bleiben. 7. Wärmetauscher mit Wärmetauachelementen nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet» daß die das innere Plattenpaar einschließenden äußeren Plattenpaatt Zwi00ken mehreren benaohbarten Kahälen weitere Hohlrippen bilden. 8. WärmetLscher mit Wärmetauschelementen nach den Ansprüchen 1 bis 79 insbesondere Wärmetauscher mit quer zu den KanKlen durchströmten Kammärng dadurch gekemmeichnetg daß die die Hohlrippen 'bildenden Bereiche der Platten mit -Versehen sind. 9. Wärmetauscher mit Wärmetauschelement nach Anspruch 8, dadurchgekennzeichnet, daß die Frofilierungen aus Sicken oder dgl. bestehen. 10. Wärmetauecher mit Wärwätauschelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilierungen aus D.urchbreohum«ezi mit an deren Mindern vorstehenden Ewton bestehen.