DE2153847C2 - Heat exchanger and process for its manufacture - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher nach dein Oberbegriff des Anspruches 1 und ein Verfahren zu seiner Herstellung.The invention relates to a heat exchanger according to your The preamble of claim 1 and a method for its production.

Ein solcher Vv ärmetauscher weist eine Anzahl verschieden bestockter Rohx unc? von unterschiedlich geformten Füilstücken auf (SE-PS 1 74 236), um den Querschnitt des Wärmetauschers η wesentlichen so auszufallen, daß das zweite Medium weltgehend st gezwungen wird, intensiv die vergrößerte äußere Oberfläche der Rohre, In denen das erste Medium strömt, zu bestreichen. Die Stifte sind vornehmlich in einer Ebene quer zur Rohrachse angeordnet und zum Rohr hin umgcbogen. Es sind auch Rohre vorgesehen, bei denen die Stifte in Längsrichtung der Rohrachse zum Rohr umgebogen sind.Such a heat exchanger has a number of differently stocked Rohx unc? of different shaped filler pieces on (SE-PS 1 74 236) to the cross-section of the heat exchanger η essentially so It turns out that the second medium is world-wide forced to intensively close to the enlarged outer surface of the tubes in which the first medium flows coat. The pins are mainly in one plane arranged transversely to the pipe axis and bent towards the pipe. There are also pipes provided in which the Pins are bent in the longitudinal direction of the pipe axis to the pipe.

An den quer zur Rohrachse angeordneten gebogenen Stiften setzen sich leicht Schmutz und ähnliche fremde Partikel ab, so daß ein häufiges Reinigen solcher Wärmetauscher erforderlich ist.Dirt and similar foreign matter easily settle on the bent pins arranged transversely to the pipe axis Particles from, so that frequent cleaning of such heat exchangers is necessary.

Trotz der vielfachen Formen der Rohrbestückung und -ausbildung bleiben immer noch freie Räume, die dem zweiten Medium den Weg erleichtern, so daß die Ausnutzung der Oberflächenvergrößerung unvollständig Ist.Despite the multiple forms of pipe fitting and training, there are still free spaces for the second medium facilitate the way, so that the utilization of the surface enlargement is incomplete.

Die Notwendigkeit, mehrere verschiedene Formen von Rohren und Stiftanordnungen und von Füllstücken vorzusehen, macht die Herstellung und Montage eines solchen Wärmetauschers umständlich und kostspielig.The need for several different forms of The provision of pipe and pin assemblies and fillers makes the manufacture and assembly of such a heat exchanger cumbersome and expensive.

BrI einem anderen Wärmetauscher sind die Räume zwischen den einzelnen Rohren zwar durch oberflächenvergrößernde, an den Rohroberflächen befestigte Elemente voll abgedeckt (DE-PS 8 35 612), jedoch sind hler in Längsrichtung der Rohre angeordnete Rippen vorgesehen. die an Ihren Außenkanten mit Rippen des benachbarten Rohres verschweißt sein können. Die Rippen werden mit den Rohren Im Strangpreßverfahren hergestellt, wofür ein bildsames Material Vorbedingung Ist. Solche Materlallen sind für Wärmetauscher, die hohen Temperaturen ausgesetzt sind, nicht geeignet.BrI another heat exchanger are the rooms Although fully covered between the individual pipes by surface-enlarging elements attached to the pipe surfaces (DE-PS 8 35 612), however, they are hler ribs arranged in the longitudinal direction of the tubes are provided. which can be welded at their outer edges to the ribs of the adjacent pipe. The ribs are made with the tubes in the extrusion process, for which a plastic material is a prerequisite. Such Materials are not suitable for heat exchangers that are exposed to high temperatures.

Her Erfindung Hegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einem Wärmelauscher der eingangs genannten Art dieHer invention is therefore based on the object a heat exchanger of the type mentioned above Rohre mit ihren die wärmeabgebende Oberfläche vergrößernden Stiften so zu gestalten, daß sie so weit wie möglich den vom zweiten Medium durchströmten Innenraum des Wärmetauschers ausfallen, um dadurch den Wirkungsgrad des Wärmetauschers zu verbessern bzw. bei gleichbleibendem Wirkungsgrad die erforderliche Baulänge des Wärmetauschers zu verringern und die Herstellung der Bauteile und Ihrer Montage zu vereinfachen.To make tubes with their heat-emitting surface-enlarging pins so that they fall out as far as possible the interior of the heat exchanger through which the second medium flows, to thereby the To improve the efficiency of the heat exchanger or the required while the efficiency remains the same To reduce the overall length of the heat exchanger and to simplify the manufacture of the components and their assembly.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.This task is carried out by the in the characterizing Part of claim 1 specified features solved.

Im Anspruch 2 wird das Verfahren angegeben, durch das ein solcher Wärmetauscher in arbeitssparender Weise gefertigt werden kann.In claim 2 the method is specified by that such a heat exchanger can be manufactured in a labor-saving manner.

Die erfindungsgemäßen Merkmale ergeben einen bei gleicher Leistung kleineren Wärmetauscher, der einfacher und wirtschaftlicher herstellbar Ist.The features of the invention result in a with the same performance, a smaller heat exchanger that is easier and more economical to manufacture.

Dls Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigtThe invention is explained in more detail below with reference to schematic drawings of exemplary embodiments explained. It shows

Flg. 1 im Längsschnitt einen mit Rohren versehenen Wärmetauscher, bei dem die Oberflächenvergrößerungselemente In der erfindungsgemäßen Weise umgebogen sind;Flg. 1 in longitudinal section a tube provided Heat exchanger in which the surface enlarging elements are bent over in the manner according to the invention are;

Fig. 2 einen Querschnitt längs der Linie H-II in Fig. 1;Fig. 2 shows a cross section along the line H-II in Fig. 1;

Fig. 3 in einem größeren Maßstab einen Querschnitt eines einzelnen Rohrs mit erfindungsgemäß umgebogenen Oberflächenvergrößerungselementen;Fig. 3 shows a cross-section on a larger scale a single tube with surface enlarging elements bent according to the invention;

FI g. 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV In F i g. 3;FI g. 4 shows a section along the line IV-IV in FIG. 3;

Flg. 5 Im Längsschnitt einen mit Rohren versehenen Wärmetauscher, bei dem die Rohre unter Verwendung eines Verteilerkastens und eines Sammelkastens parallelgeschaltet sind;Flg. 5 In the longitudinal section one provided with pipes A heat exchanger in which the pipes are connected in parallel using a junction box and a collecting box;

Flg. 6 einen Querschnitt längs der Linie VI-VI in FIg. 5;Flg. 6 shows a cross section along the line VI-VI in FIG. 5;

Flg. 7 einen Querschnitt längs der Linie VII-VII In Flg. 5; undFlg. 7 shows a cross section along the line VII-VII In Flg. 5; and

Flg. 8 einen Querschnitt längs der Linie VIII-VIII in Fig. 5.Flg. 8 shows a cross section along the line VIII-VIII in FIG. 5.

Der In Flg. 1 gezeigte Wärmetauscher umfaßt ein Gehäuse 1 mit Anschlüssen 2, 3, 4 und 5; Die Anschlüsse 2 und 3 dienen zum Zu- und Abführen eines ersten strömenden Mediums, während die Anschlüsse 4 und 5 zum Zu- und Abführen eines zweiten strömenden Mediums dienen. In eine Platte 6, die nahe einer Stirnwand des Wärmetauschers angeordnet ist, sind mehrere Rohre 7 eingebaut, die sich parallel zur Längsachse des Wärmetauschers erstrecken. Die Rohre 7 sind von weiteren, konzentrisch damit angeordneten Rohren 8 umgeben, die In eine Platte oder Rohrwand 9 eingebaut sind, welche sich parallel zu der Platte oder Rohrwand 6 erstreckt. Die Rohre 8 sind an Ihren von der Rohrwand 9 abgewandten Enden geschlossen, und die Inneren Rohre 7 erstrecken sich im wesentlichen über die ganze Länge der Rohre 8 und sind nahe den geschlossenen Enden der Rohre 8 offen. Somit kann das zweite Medium, das über den Anschluß 4 zugeführt wird, in Form paralleler Ströme durch die Rohre 7 strömen, um In die Rohre 8 einzutreten, woraufhin dieses Medium innerhalb der Rohre 8 längs der Außenflächen der Rohre 7 zurückströmt, um zu dem Raum zwischen den Rohrwänden 6 und 9 zu gelangen und den Wärmetauscher schließlich über den Anschluß 5 zu verlassen. Das über den Anschluß 2 zugeführte erste Medium strömt auf dem kürzesten Wege über die Außenflächen der Rohre 8. um den Wärmetauscher schließlich über den Anschluß 3 zu verlassen.The In Flg. 1 heat exchanger shown comprises a housing 1 with connections 2, 3, 4 and 5; the Connections 2 and 3 are used to supply and discharge a first flowing medium, while connections 4 and 5 serve to supply and discharge a second flowing medium. In a plate 6, which is arranged near an end wall of the heat exchanger, there are several Pipes 7 installed, which extend parallel to the longitudinal axis of the heat exchanger. The pipes 7 are surrounded by further pipes 8 arranged concentrically therewith, which are built into a plate or pipe wall 9, which extends parallel to the plate or pipe wall 6. The tubes 8 are attached to the tube wall 9 opposite ends closed, and the inner tubes 7 extend essentially over the entire length of the tubes 8 and are near the closed ends of the Pipes 8 open. Thus, the second medium, which is supplied via the connection 4, can be in the form of parallel Currents flow through the tubes 7 to enter the tubes 8, whereupon this medium within the Pipes 8 flows back along the outer surfaces of the pipes 7 in order to reach the space between the pipe walls 6 and 9 and finally to leave the heat exchanger via connection 5. That about the The first medium supplied to port 2 flows by the shortest route over the outer surfaces of the pipes 8 finally leave the heat exchanger via port 3.

Die Außenflächen Usr Rohre 8 sind mit durch kleine Abstände getrennten Oberflächenvergrößerungsstlften 10 versehen, deren Basisenden sich Im wesentlichen im rechten Winkel zu den Wanden 11 der Rohre 8 erstrekken. Gemäß Fi g. 3 und 4 Ist jedoch jeder einzelne Stift 10 in Richtung auf das zugehörige Rohr 8 in einem Abstand von der Außenfläche der Wand 11 des Rohrs In der aus F i g. 3 ersichtlichen Weise so umgebogen, daß sich der Querschnitt des Rohrs zusammen mit den Stiften mit einem regelmäßigen Sechseck umschreiben läßt, Dies bedeutet bei dem Wärmetauscher nach Fig. 1, daß die Stifte an den Ecken des Sechsecks nicht umgebogen sind, während die den Mittellinien der Selten des Sechsecks benachbarten Stifte den größten Neigungswinkel gegenüber dem Rohr 8 aufweisen. Wenn die Stifte 10 in dieser Welse umgebogen sind, ist es möglich, die Rohre 8 in der in Fig. 2 gezeigten Weise nach einem Wabenmuster anzuordnen. Daher ist es möglich, für die Rohre eine raumsparende Anordnung zu wählen, und außerdem werden Füllkörper 12 nur zwischen den äußersten M Rohren und der Wand des Gehäuses 1 benötigt.The outer surfaces of Usr tubes 8 are small Distances between separate surface enlarging holes 10 provided, the base ends of which extend substantially at right angles to the walls 11 of the tubes 8. According to Fig. 3 and 4, however, is each individual pin 10 in the direction of the associated tube 8 in one Distance from the outer surface of the wall 11 of the pipe In the one from FIG. 3 as seen bent so that the cross-section of the tube together with the pins can be circumscribed with a regular hexagon, This means in the case of the heat exchanger according to FIG. 1 that the pins at the corners of the hexagon are not bent, while those at the center lines of the seldom of the hexagon adjacent pins have the greatest angle of inclination with respect to the tube 8. When the pins are 10 in These catfish are bent, it is possible to shape the tubes 8 in the manner shown in FIG. 2 according to a honeycomb pattern to arrange. Therefore, it is possible to adopt a space-saving arrangement for the pipes, and moreover filler bodies 12 are only required between the outermost M tubes and the wall of the housing 1.

Fi g. 5 bis 8 zeigen einen weiteren Wärmetauscher, bei dem das erste Medium über einen Anschluß ?. in einer Stirnwand des Wärmetauschers zugeführt und über einen Anschluß 3 in der anderen Stirnwand abgeführt wird; hierbei erstreckt sich der Anschluß 4 zum Zuführen des zweiten Mediums durch die gleiche Stirnwand wie der Anschluß 3. Von dem Anschluß 4 aus strömt das zweite Medium zu einem Verteilerkasten 20, mittels dessen das zweite Medium auf drei Reihen von Rohren 13, 14 und 15 verteilt wird, wobei den Rohren der Reihen 13 und 14 das zweite Medium direkt an ihren dem Verteilerkasten 20 zugewandten Enden zugeführt wird, während die Rohre 15 eine diametrale Reihe bilden und Innere Rohre 7 enthalten, die In der bezüglich des Wärmetauschers nach FIg. 1 beschriebenen Welse dazu dienen, das zweite Medium zu den von dem Verteilerkasten 20 abgewandten Enden der Rohre 15 zu leiten, so daß das zweite Medium dann Innerhalb der Rohre 15 entlang den Außenflächen der Rohre 7 zurückströmt. Die Rohre 13 und 14 sind an ihren von dem Verteilerkasten 20 abgewandten Enden einzeln durch querliegende Rohre 16 mit zwei weiteren Reihen bildenden Rohren 17 bzw. 18 verbunden, die dazu dienen, das zweite Medium einem Sammelkasten 19 zuzuführen, der an der Stirnwand des Wärmetauschers angeordnet ist, welcher auch der Verteilerkasten 20 benachbart Ist. Mit dem Sammelkasten 19 sind auch die benachbarten Enden der die diametrale Reihe bildenden Rohre 15 verbunden, so daß auch der durch diese Rohre strömende Teil des zweiten Mediums zu dem Sammelkasten 19 strömt und über den Anschluß 5 aus dem Wärmetauscher austreten kann.Fi g. 5 to 8 show a further heat exchanger in which the first medium has a connection ?. is supplied in one end wall of the heat exchanger and discharged via a connection 3 in the other end wall; Here, the connection 4 for supplying the second medium extends through the same end wall as the connection 3. From the connection 4, the second medium flows to a distribution box 20, by means of which the second medium is distributed over three rows of pipes 13, 14 and 15 is, wherein the tubes of rows 13 and 14, the second medium is fed directly at their ends facing the distribution box 20, while the tubes 15 form a diametrical row and contain inner tubes 7, which in relation to the heat exchanger according to FIG. 1 are used to guide the second medium to the ends of the tubes 15 facing away from the distribution box 20, so that the second medium then flows back inside the tubes 15 along the outer surfaces of the tubes 7. The tubes 13 and 14 are individually connected at their ends facing away from the distribution box 20 by transverse tubes 16 with two further rows forming tubes 17 and 18, which serve to supply the second medium to a collecting box 19, which is arranged on the end wall of the heat exchanger which is also the junction box 20 is adjacent. The adjacent ends of the tubes 15 forming the diametrical row are also connected to the collecting box 19, so that the part of the second medium flowing through these tubes also flows to the collecting box 19 and can exit the heat exchanger via the connection 5.

Bei dem beschriebenen Wärmetauscher ist es nicht erforderlich, Anschluß- oder Führurürohre vorzusehen, welche die mit den Stiften besetzten Roh-5 umschließen, so daß es gemäß Fig. 5 möglich ist, vollständig auf die Verwendung von Rohrwänden zu verzichten oder Rohrwände in der aus Fig. 1 ersichtlichen Weise nur an einem Ende des Wärmetauschere vorzusehen. Dies bedeutet, daß man die Rohre im wesentlichen über ihre ganze Länge mit Oberflächenvergrößerungselementen versehen kann, so daß es möglich Ist, Wärmetauscher zu schaffen, die eine geringere Baulänge aufweisen.It is not in the case of the heat exchanger described necessary to provide connecting or guide tubes which enclose the raw 5 occupied with the pins, so that it is possible according to FIG. 5 to completely dispense with the use of pipe walls or pipe walls to be provided in the manner shown in FIG. 1 only at one end of the heat exchanger. this means that the tubes are provided with surface enlarging elements essentially over their entire length can be provided so that it is possible to use heat exchangers create that have a shorter overall length.

Hierzu 4 Blatt ZeichnungenFor this purpose 4 sheets of drawings

Claims (2)

Patentansprüche:Patent claims: 1, Wärmetauscher mit Rohren kreisrunden Querschnittes, deren Oberfläche durch ringsum In Abstän- den voneinander aufgesetzte Stifte vergrößert ist, so daß die Rohre zusammen mit den Stiften durch ein gerades regelmäßiges Prisma umschrieben sind, wobei die Stifte in gestreckter Lange alle gleich lang sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Stifte (10) In den Richtungen der Diagonalen des Vielecks, die durch den Rohrmittelpunkt gehen, gerade und die zwischen diesen geraden Stiften angeordneten Stifte unter unterschiedlichen Winkeln In Längsrichtung des Rohres zum Rohr hin umgebogen sind, so daß die Außenfläche des Prismas durch die freien Stiftenden bestimmt 1st.1, heat exchanger with tubes of circular cross-section, the surface of which is separated by the attached pins is enlarged, so that the tubes together with the pins through a straight, regular prism are circumscribed, the pins being all of the same length in the extended length, characterized in that the pins (10) in the directions of the diagonals of the polygon which go through the center of the tube, straight and the pins placed between these straight pins Are bent at different angles in the longitudinal direction of the tube towards the tube, so that the The outer surface of the prism is determined by the free pin ends. 2. Verfahren zur Herstellung des Wärmetauschers nach Anspruch 1, nach dem Stifte von gleicher Lange ringsum auf der Oberfläche eines Rohres angebracht werden, dadurch gekennzeichnet, daß das bestiftete Rohr durch die Zielöffnungen eines Ziehwerkzeuges, die dem Querschnitt des angestrebten Vieleckquerschnittes entspricht, gezogen wird.2. A method for producing the heat exchanger according to claim 1, according to the pins of the same length be attached all around on the surface of a pipe, characterized in that the pinned Pipe is pulled through the target openings of a drawing tool, which corresponds to the cross-section of the desired polygonal cross-section. 2525th