DE3918189A1 - Waermeaustauscher - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmeaustauscher nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Die bekannten Wärmeaustauscher, die als Austauscherbatterie einen im Kreuzstrom betriebenen Plattenaustauscher auf­ weisen, weisen ein der Außenform des Plattenaustauschers angepaßtes im Wesentlichen zylindrisches Gehäuse auf, das einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt besitzt. Durch die Strömungswege können gasförmige oder flüssige Medien strömen. Stehen die Medien unter Druck, dann ist es erforderlich, das Gehäuse so stabil auszubilden, daß Deformationen des Gehäuses weitgehend vermieden werden.

Würde das Gehäuse in nennenswertem Umpfang deformiert werden, würde dies dazu führen, daß die Deformationen über die die Strömungswege trennenden Trennwände auf die Austauscherbatterie übertragen werden würden.

Dies führt dazu, daß das Gewicht des Gehäuses erheblich ist, insbesondere wenn es in Bezug auf die Wärmeaustau­ scherfläche bezogen wird.

Bei Wärmeaustauschern sind kreiszylindrische Gehäuse bekannt, in welche ein Rohrregister eingesetzt ist. Bei solchen Wärmeaustauschern ist jedoch ein Betrieb im Kreuz­ strom nicht möglich.

Es besteht die Aufgabe, den Wärmeaustauscher so auszu­ bilden, daß er bei möglichst geringen Außenabmaßen ein möglichst geringes Gewicht aufweist.

Gelöst wird diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merk­ malen des Anspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Ausführungsbeispiele werden nachfolgend an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise im Schnitt dargestellte stirn­ seitige Ansicht einer 1. Ausführungsform des Wärmeaustauschers;

Fig. 2 eine teilweise im Schnitt dargestellt Seiten­ ansicht des Wärmeaustauschers nach Fig. 1, gesehen in Pfeilrichtung II nach Fig. 1;

Fig. 3 das Detail A nach Fig. 1;

Fig. 4 eine Seitenansicht des Details A, gesehen in Pfeilrichtung IV in Fig. 3;

Fig. 5 eine Draufsicht auf das Detail A, gesehen in Pfeilrichtung V in Fig. 3;

Fig. 6 eine teilweise im Schnitt dargestellte stirnseitige Ansicht einer zweiten Ausfüh­ rungsform des Wärmeaustauschers und

Fig. 7 eine stirnseitige Ansicht einer Ausführungs­ variante des Wärmeaustauschers nach Fig. 6.

Der Wärmeaustauscher nach den Fig. 1 und 2 weist ein Gehäuse 1 auf, in dessen Innern die Austauscherbatterie 2 angeordnet ist. Das Gehäuse ist mit einem ersten Zu­ laufstutzen 3 und einem ersten Ablaufstutzen 4 versehen.

Rechtwinkling dazu weist das Gehäuse 1 einen zweiten Zulaufstutzen 5 und einen zweiten Ablaufstutzen 6 auf.

Die Zulaufstutzen können auch als Ablaufstutzen dienen und umgekehrt. Auf diese Weise wird ein erster Strömungs­ weg gebildet, der vom Zulaufstutzen 3 durch erste Strö­ mungskanäle der Austauscherbatterie 2 hindurch zum Ab­ laufstutzen 4 verläuft. Weiterhin wird ein zweiter Strö­ mungsweg gebildet vom Zulaufstutzen 5 durch zweite Strö­ mungskanäle der Austauschbatterie 2 hindurch zum Ablauf­ stutzen 6. Diese beiden Strömungswege sind voneinander getrennt durch Trennwände 7, die zwischen dem Gehäuse 1 und den vier Ecken der Austauschbatterie 2 verlaufen.

Das Gehäuse 1 weist 4 um 90° zueinander versetzt angeord­ nete Längsträger 8 quadratischen Querschnitts auf. Diese sind um 45° versetzt zu den Mittenachsen 9, 10 der beiden Strömungswege angeordnet. Die eine Diagonale dieser Längsträger weist in Richtung der Längsachse 11 des Wärmeaustauschers, während die andere Diagonale tangen­ tial hierzu verläuft. Mit diesen Längsträgern 8 sind verschweißt dünnwandige Schalen 12, die ebenso wie die Längsträger 8 in Richtung der Längsachse 11 verlaufen und die sich zu einem Kreiszylinder ergänzen. An der zur Längsachse 11 weisenden Ecke 13 sind die Trennwände 7 angeschweißt, die ihrerseits mit den Ecken 14 der Wärme­ austauscherbatterie 2 verschweißt sind.

Das Gehäuse 1 besteht somit aus vier Gehäusesegmenten, die jeweils aus zwei Längsträgern 8 und einer sie ver­ bindenden dünnwandigen Schale 12 bestehen. Herrscht zwischen den Strömungswegen ein Differenzdruck, dann werden die dabei auftretenden Kräfte von den Längsträgern 8 aufgenommen und zum Teil gegensinnig tangential in die Schalen 12 eingeleitet. Es wird somit ein allseits biegesteifes Gehäuse 1 erhalten.

Hierbei ist von Vorteil, daß das Gehäuse in jeder belie­ bigen Lage um die Längsachse 11 aufgestellt werden kann.

Stirnseitig ist das Gehäuse 1 durch jeweils eine Stirn­ wand 15 verschlossen. Diese Stirnwände 15 sind mit Rippen 16 versteift. Mit den Rippen 16 sind verbunden Konsolen 17, welche der Lagerung des Wärmeaustausches dienen.

Diese Konsolen 17 werden entsprechend der gewählten Aufstelllage des Wärmeaustauschers angebracht. Letztlich ist das Gehäuse mit Entleerstutzen 18 versehen, welche ebenfalls entsprechend der gewählten Aufstelllage am Gehäuse 1 angebracht werden.

Wie die Fig. 3 bis 5 zeigen, handelt es sich bei der Austauscherbatterie 2 um einen im Kreuzstrom betriebe­ nen Plattenaustauscher. Dieser weist miteinander verbun­ dene Austauscherplatten 19 auf, die erste Strömungska­ näle 20 und zweite Strömungskanäle 21 aufweisen. Im Bereich der Ecken 14 sind die Stöße 22 der Wärmetauscherplatten 19 entfernt und die Vertiefungen zwischen benachbarten Platten mit einer Auftragsschweißung 23 ausgefüllt. An diese Auftragsschweißung wird sodann jeweils die Trenn­ wand 7 angeschweißt, die mit ihrem anderen Ende mit der Ecke 13 des Längsträgers 8 verschweißt ist. Durch die Auftragsschweißung 23 wird eine Randverstärkung der dünn­ wandigen Bleche der Batterie 2 erreicht.

Bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel ist für Revisionszwecke das Innere des Wärmetauschers über die Stutzen 3 bis 6 zugänglich.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 weist das Gehäuse wiederum vier Längsträger 8 auf, jedoch nur zwei Schalen 12. Vertikal sind die Längsträger 8 durch je eine Platte 24 miteinander verbunden, an denen der erste Zulaufstutzen 3 und der erste Ablaufstutzen 4 angebracht sind. Die Platten 24 sind über Schrauben 25 mit den Längsträgern 8 verbunden. Die Platten weisen aus Stabilitätsgründen eine größere Stärke auf als die Schalen 12. An ihren Unterseiten sind die Platten 24 gelenkig mit einer Lasche 26 miteinander verbunden, die ihrerseits gelenkig mit dem Gehäuse 1 verbunden ist. Auf diese Weise können nach Lösen der Schrauben 25 die Platten 24 nach unten abge­ klappt werden, womit das Innere des Gehäuses 1 für eine Inspektion zugänglich ist.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 7 sind die Platten 24 in gleicher Weise wie im Zusammenhang mit Fig. 6 beschrieben mit den Trägern 8 verbunden. Bei dem Ausfüh­ rungsbeispiel nach Fig. 7 sind an den Stirnwänden je zwei Schwenkhebel 27 angelenkt. Auf jedem Schwenkhebel 27 ist verschiebbar ein Lager 28 gelagert, wobei diese Lager 28 mit den beiden Tafeln 24 verbunden sind. Nach Lösen der Schrauben 25 können durch Verschwenken der Schwenkhebel 27 die Tafeln 24 abgeklappt werden. Die abgeklappte Stellung ist in Fig. 7 linksseitig angedeutet.

Bei allen Ausführungsbeispielen sind die Stirnwände 15 über längs des Gehäuses 1 verlaufende Zuganker 29 miteinan­ der verbunden. Diese Zuganker 29 verlaufen jeweils außer­ halb des Bereichs der Austauscherbatterie 2.

Der Wärmeaustauscher ist sowohl für flüssigen als auch für gasförmige Medien geeignet. Gegenüber bekannten Wärme­ austauschern ergibt sich bei gleicher Wärmeaustauscher­ fläche eine Gewichtseinsparung von über 20%. Da bei unterschiedlicher Druckbeaufschlagung der Strömungswege die Belastungen mittels der Schalen 12 abgeleitet werden und die Träger 8 auf ihre jeweils größte Biegesteifig­ keit beansprucht werden, ergibt sich ein Aufbau, bei welcher die Austauscherbatterie 2 keine Stützkräfte des Gehäuses 1 übernehmen muß.

Claims (11)

1. Wärmeaustauscher mit einem im wesentlichen zylindrischen Gehäuse, das erste und zweite Zu- und Ablaufstutzen aufweist, und mit einer im Gehäuse angeordneten Aus­ tauscherbatterie, wobei die ersten Zu- und Ablaufstutzen zusammen mit ersten Strömungskanälen der Batterie einen ersten Strömungsweg und die zweiten Zu- und Ablaufstutzen zusammen mit zweiten Strömungskanälen der Batterie einen zweiten Strömungsweg bilden und diese Strömungswege durch Trennwände zwischen Gehäuse und Batterie voneinan­ der getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) Längsträger (8) aufweist, mindestens ein Teil benachbarter Längsträger (8) durch in Längs­ richtung verlaufende dünnwandige Schalen (12) miteinan­ der verbunden sind und die Trennwände (7) von den Längs­ trägern (8) zu der Batterie (2) verlaufen.

2. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß alle einander benachbarten Längs­ träger (8) durch Schalen (12) miteinander verbunden sind, die sich zu einem kreiszylindrischen Gehäuse (1) ergänzen.

3. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß einander benachbarte Längsträger (8) abwechselnd durch Schalen (12) und durch in Längs­ richtung verlaufende ebene Platten (24) miteinander verbunden sind.

4. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Längsträger (8) ein quadratisches Profil aufweisen, dessen Seiten parallel zu den Strömungswegen verlaufen.

5. Wärmeaustauscher nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Trennwände (7) von der jeweili­ gen Innenkante (13) der Längsträger (8) ab verlaufen.

6. Wärmeaustauscher nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Platten (24) lösbar mit den Längsträgern (8) verbunden sind.

7. Wärmeaustauscher nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Platten (24) mit dem übrigen Gehäuse (1) über jeweils mindestens ein Scharnier ver­ bunden sind, das längs einer Längsseite der jeweiligen Platte (24) verläuft.

8. Wärmeaustauscher nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß an den Stirnwänden (15) des Gehäuses (1) Schwenkhebel (27) angelenkt sind, an welchen die Platten (24) verschiebbar gelagert sind.

9. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß die verrippten Stirnwände (15) des Gehäuses (1) durch Zuganker (29) miteinander verbunden sind.

10. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß an den verripp­ ten Stirnseiten (15) des Gehäuses (1) Konsolen (17) zum Lagern des Gehäuses (1) angeordnet sind.

11. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Batterie (2) ein Plattenaustauscher ist, bei dem an den Ecken (14) im Verbindungsbereich mit den Trennwänden (7) die Vertiefungen zwischen den Stößen benachbarter Platten (19) durch Auftragsschweißung (23) ausgefüllt sind.