DE587424C - Aus Rippenrohren kreisrunden Profils bestehender Rueckkuehler fuer elektrische Maschinen - Google Patents

Description

Bei Wärmeaustauschvorrichtungen mit Rippenrohren werden bekanntlich die Rohrreihen vielfach gegeneinander versetzt, so daß jeweils die Rohre einer Reihe zwischen denen der vorhergehenden folgen. Man hat auch bereits vorgeschlagen, die Rippen vierkantig oder rechteckig auszuführen, so daß nach Aneinanderreihen der Rippen diese, abgesehen von den Stoßfugen, eine geschlossene Wärmeableitungsfiäche ergaben.

Die Gruppierung der Rohr reihen bei gegenseitiger Versetzung gibt zu Wirbelbildung Anlaß, wenn die durchstreichende Luft nach Beaufschlagung einer Rohrreihe auf die nächste vorgelagerte Rohrreihe trifft und dort verzweigt wird.' Ferner wird bei Rückkühlern elektrischer Maschinen, insbesondere bei solchen, die unmittelbar an die Maschine angebaut sind, zur Verringerung seitlicher Ausladungen des Gehäuses der Kühler schmaler, dafür aber höher bemessen und die Luftgeschwindigkeit entsprechend gesteigert, zur Vermeidung eines hohen Druckabfalles im Kühler jedoch eine konstante Strömungsgeschwindigkeit durch den ganzen Rückkühler angestrebt. ·

Deshalb fordert die Erfindung zunächst, daß der Abstand der Rohre .unter sich so bemessen ist, daß die- zwischen zwei benachbarten Rohren gleicher Reihe strömende Luft nach 'der nunmehr an dem vorgelagerten Rohr der nächsten Reihe erfolgenden Umlenkung und Verzweigung einen Durchgang zwischen den Rohren vorfindet, der nach Möglichkeit keine Wirbelbildung aufkommen läßt und eine konstante Durchströmungsgeschwindigkeit ergibt. Es soll daher der Abstand zwischen zwei in einer Reihe nebeneinander befindlichen Rohren gleich oder annähernd gleich ■ der Summe der Abstände dieser beiden Rohre von dem dazwischen angeordneten Rohr der folgenden Reihe sein.

Wollte man jedoch diese Bedingung erfüllen, so würde die Abmessung der vierkantigen Rohrrippen, wenn diese zur Strömungsrichtung der Luft parallel gerichtet wären, ungünstig und in der Strömungsrichtung zu schmal ausfallen, so daß das Temperaturgefälle um die Mitte jedes der Rohre herum bis zur Stoßfuge der nächsten Rippe ungleichmäßig wäre, während sich bei Gleichmäßigkeit dieses Gefälles die günstigsten Verhältnisse ergeben. Die Erfindung hat daher das weitere Merkmal, daß die vierkantigen oder langgestreckten Rippen, welche letzten Falles auch von anderer Form sein können, -mit ihren Kanten bzw. Längsachsen schräg zur Strömungsrichtung des Kühlmittels gerichtet sind. Ohne an dem Rohrabstand etwas zu ändern, werden dann die Schmalseiten der Rippen ausreichend breit. Im allgemeinen wird man in diesem Sinne die Kanten oder

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dr.-Ing. Robert Pohl in Berlin-Cha'rlottenburg.

Längsachsen der Rippen parallel zu den schrägen Rohrreihen des Kühlers anordnen, die aus der Versetzung der Rohre hervorgehen.

Auf diese Weise können auch mehrere Rohre durch gemeinsame Rippen verbunden werden, wenn man damit ernndungsgemäß Rohre zusammenfügt, welche in schräg zur Strömungsrichtung gebildeten Reihen aufeinanderfolgen. Die Längsachsen solcher Rippen erstrecken sich also schräg zur Strömungsrichtung.

Es sind bereits Rückkühler bekannt, bei denen die Kühlrohre elliptischen Querschnitt besitzen und der oben erwähnten Forderung der Bemessung der Rohrabstände genügt ist. Bei diesen Rückkühlern wird also die Wirbelbildung ebenfalls nach Möglichkeit verhindert, weil die durchstreichende Luft überall einen annähernd gleichen Durchgangsquerschnitt vorfindet. Bei der bekannten Anordnung ist auch die Fläche der Rippen, gerechnet vom Rohrquerschnitt bis zum Rande der Rippe, überall annähernd gleich breit, so daß das Temperaturgefälle in den Rippen ebenfalls überall annähernd gleich groß ist. Die Rippen sind dort aber zur Strömungsrichtung der Luft parallel gerichtet. Wollte man die gleiche Anordnung bei Rohren kreisrunden Querschnittes vorsehen, so würden sich konstruktive Schwierigkeiten ergeben.

Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, eine den obenerwähnten beiden Forderungen entsprechende Rohranordnung für Rohre kreisrunden Profils zu schaffen. Die Lösung der Aufgabe ist dadurch gelungen, daß die Rippen schräg zur Strömungsrichtung der Luft gestellt werden. Eine solche Schrägstellung der Rippen von Rohren kreisförmigen Profils ist zwar an und für sich ebenfalls schon bekannt. . Bei der bekannten Anordnung ist aber der Abstand zwischen zwei in einer Reihe nebeneinanderliegenden Rohren auch nicht annähernd gleich der Summe der Abstände der beiden Rohre von dem dazwischen angeordneten Rohr der nächsten Reihe. Somit ist es bei dieser Anordnung nicht gelungen, die Wirbelbildung nach Möglichkeit zu verhüten.

Die Zeichnung zeigt das Wesen der Erfindung an drei Ausführungsbeispielen.

Aus den Abbildungen erkennt man zunächst die übliche Versetzung der Rohrreihen A-B und C-D um die halbe Teilung t, so daß die Rohre der Reihe C-D jeweils in der Mitte zwischen den Rohren der Reihe A-B angeordnet sind. Mit W ist die seitliche Verschalung des Rückkühlers angedeutet, und die Pfeilbündel zeigen die Richtung und Verzweigung der einströmenden Kühlluft.

Die Kühler weisen die Merkmale der Erfindung auf, indem der Abstand α zwischen zwei benachbarten Rohren der Reihe A-B gleich oder annähernd gleich der Summe der Abstände b dieser beiden Rohre von dem dazwischen befindlichen Rohr der nächsten Reihe C-D bemessen ist und die Längsachsen der Rippen schräg zur Strömungsrichtung der eintretenden Kühlluft, nämlich in Richtung der diagonalen Rohrreihen E-F bzw. parallel dazu gestellt sind. Damit ergibt sich bei allen Ausführungsbeispielen trotz der die Wirbelbildung verhindernden Distanzierung der Rohre um die Rohrachsen herum ein annähernd gleichmäßiges Rippenfeld pro Rohr und ein gleichmäßiges Temperaturgefälle.

Nach Abb. 1 gehören zu jeder der langgestreckten Rippen etwa zwei in schräger Richtung folgende Rohre. Sie sind hier sämtlich gleichgerichtet und mit ihren Schmalseiten aneinandergereiht. Das ist jedoch nicht unbedingt erforderlich. So zeigt Abb. 2 ein Beispiel für eine andere Gruppierung, bei der Rippen, deren Längsseiten eine bestimmte Schrägrichtung einnehmen, mit solchen abwechseln, deren Längsseiten in einer quer dazu verlaufenden Schrägrichtung gestellt sind und dann ebenfalls zwei Rohre aus den Reihen dieser Richtung zusammenschließen.

Es lassen sich hier im Rahmen der Erfindungsidee manche Änderungen vornehmen. So kann man beispielsweise mehr als zwei Rohre der Diagonalreihen durch gemeinsame Rippen verbinden, Rohrgruppen, die in der Zahl der zusammengeschlossenen Rohre wechseln, aneinanderreihen, die schräggestellten Rippen nach anderem Schema zusammenschachteln u. dgl.

Abb. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel für Verwendung von Rippen mit Einzelrohren. Die Rippen sind quadratisch, aber mit einer Diagonalen in Richtung der Luftströmung angeordnet. Doch wird bei langer als breit bemessenen Rippen der Zweck nicht nur bei vierkantigen, sondern auch bei polygonal, elliptisch oder andersartig begrenzten Formen erreicht.

Die Schrägung bringt es mit sich, daß um die Rohrgruppe herum am Ende jeder Schrägreihe Lücken verbleiben. Um auch sie für die wirksame Kühlfläche zu gewinnen, sind diese Lücken durch ihnen angepaßte Rippen einzelner Rohre ausgefüllt, so daß das Rippensystem allseitig abgeglichen ist.

Zum Anwendungsgebiet der Erfindung gehören insbesondere die Rückkühler für elektrische Maschinen, da es hier zufolge des beschränkten Raumes auf seine bestmöglichste Ausnutzung für die Unterbringung der Rohre ankommt. Die Erfindung kann jedoch für Wärmeaustauscher allgemein von Wert sein.

Claims (3)

1. 'Patentansprüche :

   ι. Aus Rippenrohren kreisrunden Profils bestehender Rückkühler für elektrische Maschinen mit schräg zur Strömungsrichtung des eintretenden Warmeaustauschmittels gestellten vierkantigen oder langgestreckten Rippen und reihenweise so gegeneinander versetzten Rohren, daß jeweils die Rohre einer Reihe zwischen denen der nächstfolgenden angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrägstellung der Rippen zur Strömungsrichtung des Wärmeaustauschmittels unter solchem Winkel erfolgt, daß bei möglichst gleichmäßiger Rippentiefe um die Rohre herum der Abstand (a) zwischen zwei in einer Reihe nebeneinander befindlichen Rohren gleich oder annähernd gleich der Summe der Abstände (b) dieser beiden Rohre von dem dazwischen angeordneten Rohr der folgenden Reihe wird, so daß die Strömungsgeschwindigkeit durch den ganzen Kühler hindurch praktisch konstant bleibt.
2. 2. Rückkühler nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die am äußeren Rand des Rippenrohrsystems am Ende der schrägen Rohrreihen verbleibenden Lücken durch letzteren angepaßte Rippen einzelner Rohre zu geraden Begrenzungskanten abgeglichen sind.
3. 3. Rückkühler nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß bei Rohren mit quadratischen Rippen eine Diagonale der Rippen in die Strömungsrichtung des Wärmeaustauschmittels fällt.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen