DE2236293C3 - Heat exchanger for recooling the coolant of transformers and chokes - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft Wärmetauscher zur Rückkühlung der Kühlflüssigkeit von Transformatoren und Drosseln mit einen einzigen ungeteilten Querschnitt aufweisenden Kühlmittelsammelrohren aus je einem tiefen, V-förmig abgekanteten und einem flachen ^₅ C-förmig gewölbten Blechprofil, wobei an die Kühlmittelsammelrohre eine Vielzahl von Kühlgliedern angeschlossen sind und wobei Kühlmittelein- und -auslauf auf derselben Seite angeordnet sind.The invention relates to heat exchangers for recooling the coolant of transformers and chokes with a single undivided cross section _{having coolant collecting pipes each made of a deep, V-shaped beveled and a flat ^ 5} C-shaped arched sheet metal profile, a plurality of cooling members are connected to the coolant collecting pipes and whereby the coolant inlet and outlet are arranged on the same side.

Aus wirtschaftlichen Gründen werden in zunehmenden Maße Transformatoren und Drosseln mit sehr hohen Nennleistungen eingesetzt Trotz Anwendung aller möglichen verlustmindernden konstruktiven Maßnahmen werden die in den Wicklungen und in den Kernen auftretenden Verluste die als Wärmemenge abgeführt werden müssen, immer größer. Dadurch wird es auch immer schwieriger, Wärmetauscher mit ausreichend großen und trotzdem thermisch gut wirksamen Kühlflächen auszustatten.For economic reasons, transformers and chokes with very high rated power used despite the use of all possible loss-reducing design measures the losses occurring in the windings and in the cores become the amount of heat have to be carried away, getting bigger and bigger. This also makes it increasingly difficult to use heat exchangers to equip sufficiently large and nevertheless thermally effective cooling surfaces.

Aus diesem Grund wurden bereits Transformatoren gebaut deren Kessel größer ausgeführt sind, als dies zur Unterbringung der aktiven Teile des zugehörigen Transformators eigentlich erforderlich gewesen wäre, nur um auf diese Weise mehr Platz auf dem Umfang des Kessels für die Unterbringung von Wärmetauschern zur Rückkühlung der Kühlflüssigkeit zu gewinnen. Diese Lösung ist jedoch sehr unwirtschaftlich, weil sie neben einem erhöhten Aufwand für den Transformatorkessel auch ein größeres ölgewicht und einen größeren Raumbedarf bei der Aufstellung des Transformators zur Folge hatFor this reason, transformers have already been built whose boilers are larger than this for Accommodation of the active parts of the associated transformer would actually have been necessary, only in order to have more space on the circumference of the boiler for the accommodation of heat exchangers To gain recooling of the cooling liquid. However, this solution is very uneconomical because it is next to an increased effort for the transformer boiler also a larger oil weight and a larger one Space requirement when installing the transformer

Andererseits bringt auch die Vergrößerung der Anzahl der in einem Wärmetauscher zusammengefaßten Kühlglieder oberhalb einer gewissen Anzahl nur noch geringfügige Vergrößerungen der Wärmeabgabekapazität des Wärmetauschers. Dies liegt insbesondere daran, daß die spezifische Wärmeabgabe bei sonst gleichen Bedingungen mit zunehmender Anzahl von Kühlgliedern je Wärmetauscher beachtlich sinkt. Diese Verringerung der spezifischen Wärmeabgabe erfolgt unabhängig davon, ob es sich um einen selbstgekühlten oder um einen durch Lüfter angeblasenen Wärmetauscher handelt.On the other hand, also brings the increase in the number of those combined in one heat exchanger Cooling elements above a certain number only increase the heat dissipation capacity slightly of the heat exchanger. This is particularly due to the fact that the specific heat emission at otherwise under the same conditions with increasing number of cooling elements per heat exchanger decreases considerably. This Reduction of the specific heat emission takes place regardless of whether it is a self-cooled or a fan-blown heat exchanger.

Durch die DT-ASJ4 51 258 ist ein Wärmetauscher bekannt bei dem im Obergangsbereich vom Kühlmittelsammeirohr zu den einzelnen Kühlgliedern quer zur Strömungsrichtung des Kühlmittels Kragen vorstehen und den Strömungswiderstand an diesen Stellen erhöhen. Ähnlich verhält es sich bei einer durch die OE-PS 217 557 bekannten Kühlkörpergestaltung. Bei diesem Kühlkörper ragen die Enden von Kühlgliedern darstellenden Rohren in das Kühlmittelsammeirohr und behindern dadurch die Strömung. Nachteilig ist bei beiden bekannten Wärmetauschern, daß gerade im kritischen Übergangsbereich vom Kühlmittelsammelrohr zu den einzelnen Kühlgliedern der Strömungsquerschnitt eingeschnürt ist und eine optimale Ausnutzung der Wärmeaustauschkapazität der Kühlglieder verhindert istA heat exchanger is known from DT-ASJ4 51 258 in the case of the one in the transition area from the coolant collecting pipe protrude to the individual cooling members transversely to the flow direction of the coolant collar and increase the flow resistance at these points. It is similar with one through the OE-PS 217 557 known heat sink design. at The ends of tubes representing cooling elements protrude into the coolant collecting tube and this cooling element thereby impede the flow. The disadvantage of both known heat exchangers is that just in critical transition area from the coolant collecting pipe to the individual cooling elements of the flow cross-section is constricted and prevents optimal use of the heat exchange capacity of the cooling members is

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zur Rückkühlung der Kühlflüssigkeit von Transformatoren und Drosseln einen Wärmetauscher zu schaffen, der die eingesetzten Kühlglieder unabhängig von ihrer Anzahl optimal ausnutzt und trotz Umsetzen großer Wärmemengen nur verhältnismäßig wenig Platz erfordert.The invention is based on the object of recooling the coolant of transformers and throttling to create a heat exchanger that uses the cooling members regardless of their number optimally used and, despite the conversion of large amounts of heat, only requires relatively little space.

Diese Aufgabe wird für eine Anordnung, bei der eine Vielzahl von Kühlgliedern an gemeinsame Kühlmittelsammelrohre angeschlossen ist, erfindungsgemäß dadurch gelöst daß am oberen und unteren Ende der einzelnen Kühlglieder paarweise vorgesehene, trichterförmig erweiterte Kühlmitteldurchtrittsöffnungen zu den Kühlmittelsammelrohren mit Ausnehmungen in beiden Seiten der den flachen Blechprofilen gegenüber angeordneten tiefen Blechprofile auf deren Innenseite bündig verschweißt sind.This object is for an arrangement in which a plurality of cooling members to common coolant headers is connected, according to the invention solved in that at the top and bottom of the individual cooling elements in pairs provided, funnel-shaped widened coolant passage openings the coolant collecting pipes with recesses in both sides of the flat sheet metal profiles opposite arranged deep sheet metal profiles are welded flush on the inside.

Nach zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Blechprofile und die Kühlglieder aus Werkstoff gleicher Beschaffenheit und Dicke hergestellt sind und daß der lichte Querschnitt der Kühlmittelsammelrohre ein Vielfaches des Kühlgliedquerschnitts und größer als der lichte Querschnitt in den Anschlußflanschen der Wärmetauscher ist Dabei liegen in vorteilhafter Weise die flachen Blechprofile auf der den Kühlgliedern gegenüberliegenden Seiten in gleicher Höhe mit dem entsprechenden Rand der öffnung in den Anschlußflanschen.According to an advantageous embodiment of the invention it is provided that the sheet metal profiles and the cooling members are made of material of the same quality and thickness and that the clear cross-section of the Coolant collecting pipes a multiple of the cooling element cross-section and larger than the clear cross-section in the Connecting flanges of the heat exchanger is here in an advantageous manner, the flat sheet metal profiles on the the sides opposite the cooling members at the same height as the corresponding edge of the opening in the Connection flanges.

Die Erfindung ist sehr vorteilhaft denn durch den Aufbau der Kühlmittelsammelrohre aus in Längsrichtung vollkommen glatten Blechprofilen und dem verhältnismäßig großen lichten Querschnitt kann das Kühlmittel schnell und gleichmäßig zu den einzelnen Kühlgliedern fließen. Durch den sehr geringen und für alle Kühlglieder praktisch gleichen Strömungswiderstand für das Kühlmittel in den Kühlmittelsammelrohren werden alle Kühlglieder gleich gut mit rückzukühlender Kühlflüssigkeit versorgt und tragen demzufolgeThe invention is very advantageous because of the structure of the coolant collecting pipes in the longitudinal direction completely smooth sheet metal profiles and the relatively large clear cross-section can do that The coolant will flow quickly and evenly to the individual cooling elements. By the very low and for all cooling elements have practically the same flow resistance for the coolant in the coolant collecting pipes all cooling elements are equally well supplied with cooling liquid to be recooled and consequently wear

alle gleich viel und sehr gut zur Rückkühlung bei. Dariiberhinaus ist die erfindungsgemäBe Anordnung auch deshalb vorteilhaft, weil sich in dem glatten Kühlmittelsammelrohr keine Gas- oder Lu'tansammlungen bilden können, die zu vorzeitigen Auslösungen im Büchholzrelais führen können.all contribute the same amount and very well to the recooling. In addition, the arrangement according to the invention This is also advantageous because there is no accumulation of gas or air in the smooth coolant collecting pipe that can lead to premature tripping in the Büchholz relay.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert.An embodiment of the invention is explained in more detail with reference to a drawing.

Es zeigtIt shows

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Wärmetauscher in teilweise geschnittener Darstellung gesehen in Richtung eines Kühlmittelsammelrohres und1 shows a heat exchanger according to the invention in partially sectional view seen in the direction of a coolant manifold and

Fig.2 eine zugehörige Draufsicht ebenfalls in teilweise geschnittener Darstellung.FIG. 2 is a corresponding plan view, also in FIG partially cut representation.

F i g. 3 ist eine Seitenansicht dieses Wärmetauschers.F i g. 3 is a side view of this heat exchanger.

Mit Versteifungssicken 1 versehene Kühlglieder 2 sind durch eine rundumlaufende Schweißnaht 3 nach außen hin abgeschlossen. Die Schweißnaht 3 ist lediglich oben und unten in der Mitte jedes Kühlgliedes 2 im Bereich einer V-förmigen Aussparung unterbrochen. An den Flanken dieser V-förmigen Aussparung sind die Wände des Kühlgliedes 2 trichterförmig zu Kfihlmitteldurchtrittsöffnungen 8 erweitert, die in ihnen angepaßte Durchbrüche eines tiefen, V-förmig angekanteten Blechprofils 4 ragen. Die von außen in das Blechprofil 4 hineingeführten Ränder der trichterförmigen Kühlmitteldurchtrittsöffnungen 8 der Kühlglieder 2 sind von der Innenseite des Blechprofils 4 her dicht und bündig mit letzteren verschweißt.With stiffening beads 1 provided cooling members 2 are by a circumferential weld 3 according to closed on the outside. The weld 3 is only at the top and bottom in the middle of each cooling member 2 in the Area of a V-shaped recess interrupted. On the flanks of this V-shaped recess are the Walls of the cooling member 2 funnel-shaped to form fluid passage openings 8 expanded, the openings in them adapted to a deep, V-shaped edged Sheet metal profile 4 protrude. The edges of the funnel-shaped coolant passage openings that are led into the sheet metal profile 4 from the outside 8 of the cooling members 2 are tight and flush with the inside of the sheet metal profile 4 the latter welded.

Die Blechprofile 4 sind auf der den Kühigliedern 2 entgegengesetzten Seite durch flache C-förmig gewölbte Blechprofile 5 geschlossen und bilden zusammen mit diesen Kühlmittelsammelrohre. Die Blechprofile 5 sind ebenso wie die Seitenwände der Blechprofile 4 frei von Unebenheiten und setzen der Strömung des Kühlmittels nur einen sehr geringen Widerstand entgegen. Auf das dem Transformatorkessel zugekehrte Ende der Kühlmittelsammelrohre ist ein Flansch 6 aufgeschweißt, dessen Durchlaßöffnung am oberen Kühlmittelsammelrohr mindestens bis an das C-förmig gewölbte Blechprofil 5 heranreicht Durch diese Maßnahme wird die Bildung von Luft- oder Gasblasen im Kühlmittelsammelrohr vermieden. Die freien Enden der Kühlmittelsammelrohre sind durch EndverschluBstücke 7 nach außen abgeschlossen.The sheet metal profiles 4 are on the cooling members 2 opposite side closed by flat C-shaped arched sheet metal profiles 5 and form together with these coolant headers. The sheet metal profiles 5, like the side walls of the sheet metal profiles 4, are free from Bumps and only offer very little resistance to the flow of the coolant. On the A flange 6 is welded onto the end of the coolant collecting pipes facing the transformer tank, its passage opening on the upper coolant collecting pipe at least up to the C-shaped arched one Sheet metal profile 5 comes close This measure prevents the formation of air or gas bubbles in the coolant collecting pipe avoided. The free ends of the coolant collecting pipes are secured by end caps 7 closed on the outside.

Im dargestellten Beispiel bilden die Kühlglieder 2 mit den Kühlmittelsammelrohren einen rechten Winkel. Zur besseren Ausnutzung des für den Transport von Transformatoren zur Verfugung stehenden Einsenbahnprofils ist es aber auch bei der erfindungsgemäßen Anordnung möglich, die Kühlmittelsammelrohre schräg anzuordnen und die Kühlglieder 2 unterschiedlich lang auszuführen. Dabei ist lediglich darauf zu achten, daß am oberen Kühlmittelsammelrohr der Anschlußflansch die höchste Stelle und am unteren Kühlmittelsammelrohr der Anschlußilansch die tiefste Stelle des Wärmetauschers bilden.In the example shown, the cooling members 2 form a right angle with the coolant collecting pipes. To the better utilization of the railroad profile available for the transport of transformers but it is also possible with the arrangement according to the invention to incline the coolant collecting pipes to be arranged and to run the cooling members 2 of different lengths. It is only necessary to ensure that on upper coolant collecting pipe the connection flange the highest point and on the lower coolant collecting pipe the connection flange form the lowest point of the heat exchanger.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims (4)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Wärmetauscher zur Rückkühlung der Kühlflüssigkeit von Transformatoren und Drosseln mit einen einzigen ungeteilten Querschnitt aufweisenden Kühlmittelsammelrohren aus je einem tiefen, V-förmig abgekanteten und einem flachen, C-förmig gewölbten Blechprofil, wobei an die Kühlmittelsammelrohre eine Vielzahl von Kühigliedern angeschlossen sind und wobei Kühlmittelein- und -auslauf , auf derselben Seite angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß am oberen und unteren Ende der einzelnen Kühlglieder (2) paarweise vorgesehene, trichterförmig erweiterte Kühlmitteldurchtrittsöffnungen (8) zu den Kühlmittelsammel- _IS rohren mit Ausnehmungen in beiden Seiten der den flachen Blechprofilen (5) gegenüber angeordneten tiefen Blechprofile (4) auf deren Innenseite bündig verschweißt sind.1.Heat exchangers for recooling the cooling liquid from transformers and chokes with a single undivided cross-section having coolant collecting pipes each made of a deep, V-shaped beveled and a flat, C-shaped arched sheet metal profile, with a large number of cooling members connected to the coolant collecting pipes and with coolants - and outlet, are arranged on the same side, characterized in that at the upper and lower end of the individual cooling members (2) provided in pairs, funnel-shaped widened coolant _{passage openings (8) to the coolant collecting IS} tubes with recesses in both sides of the flat sheet metal profiles (5) oppositely arranged deep sheet metal profiles (4) are welded flush on the inside. 2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blechprofile (4, 5) der Kühlmittelsammelrohre und die Kühlglieder (2) aus Werkstoff gleicher Beschaffenheit und Dicke hergestellt sind.2. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the sheet metal profiles (4, 5) of the Coolant collecting pipes and the cooling members (2) made of material of the same quality and thickness are. 3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß der lichte Querschnitt der Kühlmittelsammelrohre ein Vielfaches des Querschnittes der Kühlglieder (2) und größer als der lichte Querschnitt in den Anschlußflanschen (6) der Wärmetauscher ist3. Heat exchanger according to claim 1 or 2, characterized in that the clear cross section the coolant collecting pipes a multiple of the cross section of the cooling members (2) and larger than the clear cross-section in the connecting flanges (6) of the heat exchanger 4. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die flachen Blechprofile (5) der Kühlmittelsammelrohre auf der den Kühlgliedern (2) gegenüberliegenden Seiten in gleicher Höhe mit dem entsprechenden Rand der öffnung in den Anschlußflanschen (6) liegen.4. Heat exchanger according to one of claims 1 to 3, characterized in that the flat Sheet metal profiles (5) of the coolant collecting pipes on the sides opposite the cooling members (2) in at the same height as the corresponding edge of the opening in the connecting flanges (6).