WO2023104253A1 - Tube-in-tube heat exchanger - Google Patents

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WO2023104253A1
WO2023104253A1 PCT/DE2022/200259 DE2022200259W WO2023104253A1 WO 2023104253 A1 WO2023104253 A1 WO 2023104253A1 DE 2022200259 W DE2022200259 W DE 2022200259W WO 2023104253 A1 WO2023104253 A1 WO 2023104253A1
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WO
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tube
outer tube
sealing element
bore
heat exchanger
Prior art date
Application number
PCT/DE2022/200259
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German (de)
French (fr)
Inventor
Dominik Kempf
Harald Kreidner
Ulrich Hesberg
Bredo LEIPPRAND
Original Assignee
Contitech Techno-Chemie Gmbh
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Publication date
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    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/10—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F28F2275/00—Fastening; Joining
    • F28F2275/14—Fastening; Joining by using form fitting connection, e.g. with tongue and groove

Definitions

  • the receptacle for the inner tube forms a stop for the face of the end of the inner tube.
  • the inner tube can be pushed into the receptacle designed as a bore, until the end face of the inner tube end rests securely against the stop. This ensures optimal positioning of the inner tube at a predefined depth in the bore.
  • FIG. 3 shows a section of a further embodiment of a heat exchanger according to the invention with a socket-shaped receptacle for the outer tube with an O-ring seal and
  • FIG. 4 shows a section of a further embodiment of a heat exchanger according to the invention with a socket-shaped receptacle for the outer tube with an ear ring and an additional annular groove.

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Abstract

The invention relates to a tube-in-tube heat exchanger (1) comprising an inner tube (2), an outer tube (3) and at least one connection piece (4). According to the invention, the connection piece (4) has a receptacle for an end of the inner tube (2) and a receptacle for an end of the outer tube (4), the ends of the inner tube and outer tube being arranged in the receptacles and each being in sealing operative connection with at least one sealing element (8, 11, 17) between the receptacles and the tube ends, and the end of the outer tube (3) being connected to the receptacle by means of plastic deformation and being secured to prevent axial and rotational movement.

Description

Beschreibung Description
Rohr-in-Rohr-Wärmetauscher Tube-in-tube heat exchanger
Die Erfindung betrifft einen Rohr-in-Rohr-Wärmetauscher, aufweisend mindestens ein Innenrohr, mindestens ein Außenrohr und mindestens ein Anschlussstück. The invention relates to a tube-in-tube heat exchanger, having at least one inner tube, at least one outer tube and at least one connection piece.
Wärmetauscher der genannten Art sind in großer Vielfalt bekannt und im Einsatz. Dabei sind die Wärmetauscherrohre häufig mit den Anschlussstücken verlötet oder verschweißt. A large variety of heat exchangers of the type mentioned are known and in use. The heat exchanger tubes are often soldered or welded to the connection pieces.
Abgesehen davon, dass die Verschweißung oder Verlötung beider Rohre jeweils endseitig mit beiden Anschlussstücken schwierig ist, da bei zusammengesteckten Bauteilen nicht alle Schweiß- oder Lötstellen gut erreichbar sind, kann auch der Wärmeeintrag in die Bauteile nachteilig für deren Festigkeit sein. Auch können unterschiedliche Werkstoffdicken es erschweren, die Bauteile gleichmäßig durchzuwärmen und somit eine sichere Lötverbindung herzustellen. Apart from the fact that the welding or soldering of both pipes at the ends with both connection pieces is difficult, since not all welding or soldering points are easily accessible when components are plugged together, the heat input into the components can also be disadvantageous for their strength. Different material thicknesses can also make it difficult to heat the components evenly and thus create a secure soldered connection.
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetauscher der geschilderten Art zu schaffen, bei dem alle Verbindungsstellen zwischen den Rohren und den jeweiligen Anschlussstücken ohne wärmeeintragende Methoden dicht und unlösbar miteinander verbunden sind. The invention was based on the object of creating a heat exchanger of the type described, in which all connection points between the pipes and the respective connection pieces are connected to one another tightly and inseparably without heat-introducing methods.
Diese Aufgabe wird durch einen Rohr-in-Rohr-Wärmetauscher mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Merkmale sind Gegenstand der Unteransprüche. Weitere Vorteile und Merkmale sind der allgemeinen Beschreibung sowie den Ausführungsbeispielen zu entnehmen. This object is achieved by a tube-in-tube heat exchanger having the features of claim 1. Preferred features are the subject matter of the dependent claims. Further advantages and features can be found in the general description and the exemplary embodiments.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das mindestens eine Anschlussstückeine Aufnahme für ein Ende des Innenrohrs und eine Aufnahme für ein Ende des Außenrohrs aufweist, wobei die Enden von Innen- und Außenrohr in den Aufnahmen aufgenommen sind und mit jeweils mindestens einem insbesondere elastischen Dichtelement, vorzugsweise in Form einer O-Ring-Dichtung, zwischen den Aufnahmen und den Rohrenden in dichtender Wirkverbindung stehen und wobei das Ende des Außenrohrs mittels plastischer Verformung mit der Aufnahme für das Ende des Außenrohrs verbunden und gegen axiale und rotatorische Bewegung gesichert sind. This object is achieved in that the at least one connecting piece has a receptacle for one end of the inner pipe and a receptacle for one end of the outer pipe, with the ends of the inner and outer pipes being received in the receptacles and are in an operative sealing connection with at least one sealing element, in particular an elastic one, preferably in the form of an O-ring seal, between the receptacles and the pipe ends, and the end of the outer pipe is connected to the receptacle for the end of the outer pipe by means of plastic deformation and is held against axial and rotational movement are secured.
Diese Anordnung hat den Vorteil, dass die Verbindung von Innen- und Außenrohr mit dem oder den Anschlussstück(en) nicht durch thermische Einflüsse beeinträchtigt ist. Dadurch, dass das Außenrohr gegen axiale Bewegung gegen das oder die Anschlussstück(e) gesichert ist, können Innen- und Außenrohr und das oder die Anschlussstück(e) derart angeordnet werden, dass das Innenrohr keine eigene Verbindung mit dem oder den Anschlussstück(en) benötigt, sondern durch das Außenrohr quasi zwischen dem oder den Anschlussstück(en) eingeklemmt ist. Insbesondere sind Innenrohr und Außenrohr koaxial zueinander angeordnet. This arrangement has the advantage that the connection between the inner and outer tube with the connection piece(s) is not affected by thermal influences. Since the outer pipe is secured against axial movement against the connection piece(s), the inner and outer pipe and the connection piece(s) can be arranged in such a way that the inner pipe does not have its own connection to the connection piece(s). needed, but is clamped by the outer tube between the or the connection piece (s). In particular, the inner tube and the outer tube are arranged coaxially with one another.
In einer Weiterbildung der Erfindung weisen die Aufnahme für das Ende des Innenrohrs und/oder die Aufnahme für die Ende des Außenrohrs mindestens eine Ringnut auf, in der das mindestens eine Dichtelement angeordnet ist. Durch das Bereitstellen zumindest einer Ringnut kann eine optimale Positionierung des Dichtelements gewährleistet werden, was die Dichtheit der Verbindung und deren Herstellung begünstigt. In a development of the invention, the receptacle for the end of the inner pipe and/or the receptacle for the end of the outer pipe have at least one annular groove in which the at least one sealing element is arranged. By providing at least one annular groove, optimal positioning of the sealing element can be ensured, which promotes the tightness of the connection and its production.
In einer Weiterbildung der Erfindung weist das Ende des Innenrohrs und/oder das Ende des Außenrohrs mindestens eine Ringnut auf, in der das mindestens eine Dichtelement angeordnet ist. Auf diese Weise kann eine optimale Positionierung des Dichtelements gewährleistet werden, was die Dichtheit der Verbindung und deren Herstellung begünstigt. In a development of the invention, the end of the inner tube and/or the end of the outer tube has at least one annular groove in which the at least one sealing element is arranged. In this way, an optimal positioning of the sealing element can be ensured, which promotes the tightness of the connection and its production.
Durch diese Anordnung ist zudem eine hohe Flexibilität bei der Ausgestaltung der Aufnahmen und Anschlussstücke gegeben. This arrangement also gives a high degree of flexibility in the design of the receptacles and connecting pieces.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist die Aufnahme für das Innenrohr als Bohrung ausgebildet, insbesondere wobei in der Wand der Bohrung die Ringnut und das Dichtelement angeordnet sind, und ist das Ende des Innenrohrs in die Bohrung eingesteckt derart, dass das Innenrohrende in der zugeordneten Bohrung angeordnet ist und so von dem in der Ringnut, insbesondere der Ringnut in der Wandung der Bohrung und/oder der Ringnut in dem Rohrende, angeordneten Dichtelement gegen das jeweilige Anschlussstück abgedichtet ist. Durch das Aufnehmen des Innenrohrs in einer geeigneten Bohrung kann eine stabile Positionierung des Innenrohrs erfolgen, ohne dabei den durch den Innendurchmesser des Innenrohrs vorgegebenen freien Querschnitt erheblich verkleinern zu müssen. In a further development of the invention, the receptacle for the inner tube is designed as a bore, in particular with the annular groove and the sealing element are arranged, and the end of the inner pipe is inserted into the bore in such a way that the inner pipe end is arranged in the associated bore and is thus separated from that in the annular groove, in particular the annular groove in the wall of the bore and/or the annular groove in the pipe end, arranged sealing element is sealed against the respective connector. By accommodating the inner tube in a suitable bore, the inner tube can be positioned stably without having to significantly reduce the free cross section predetermined by the inner diameter of the inner tube.
In einer Weiterbildung der Erfindung bildet die Aufnahme für das Innenrohr einen Anschlag für die Stirnseite des Endes des Innenrohrs aus. Das Innenrohr kann auf diese Weise in die als Bohrung ausgebildete Aufnahme hineingeschoben werden, bis die Stirnseite des Innenrohrendes sicher an dem Anschlag anliegt. Dadurch wird eine optimale Positionierung des Innenrohrs in vordefinierter Tiefe in der Bohrung sichergestellt. In a further development of the invention, the receptacle for the inner tube forms a stop for the face of the end of the inner tube. In this way, the inner tube can be pushed into the receptacle designed as a bore, until the end face of the inner tube end rests securely against the stop. This ensures optimal positioning of the inner tube at a predefined depth in the bore.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist die Aufnahme für das Außenrohr als Stutzen ausgebildet, dessen Außenwand die Ringnut mit Dichtelement aufweist, wobei das Ende des Außenrohrs den Stutzen und das Dichtelement übergreifend angeordnet ist, wobei das Ende des Außenrohrs in Richtung auf das Anschlussstück um ein vorbestimmtes Maß über das Dichtelement hinaus ragt, wobei das Außenrohr in dem über das Dichtelement hinausragenden Bereich durch eine plastische Verformung im Durchmesser reduziert und dadurch fest mit dem Stutzen verpresst ist. In a further development of the invention, the receptacle for the outer tube is designed as a socket, the outer wall of which has the annular groove with a sealing element, the end of the outer tube being arranged overlapping the socket and the sealing element, the end of the outer tube being inclined by a predetermined amount in the direction of the connecting piece Dimension beyond the sealing element also protrudes, wherein the outer tube is reduced in the area protruding beyond the sealing element by plastic deformation in diameter and thereby firmly pressed to the socket.
Diese Anordnung lässt sich sowohl für das Innen- als auch das Außenrohr einfach montieren, wobei durch die Dichtelemente die Wärmetauscherrohre sicher gegen das oder die Anschlussstück(e) abgedichtet sind. Beim fertigen Wärmetauscher ist das Außenrohr beidseitig fest mit dem jeweiligen Anschlussstück verbunden, sodass das Innenrohr zwischen den beiden Anschlussstücken axial festgelegt ist und keiner eigenen Befestigung mit den Anschlussstücken bedarf. In einer Weiterbildung der Erfindung weist der Stutzen für das Außenrohr in dem für die jeweilige Verpressung vorgesehenen Bereich mindestens eine weitere Ringnut auf, in die das Außenrohrende durch die plastische Verformung mindestens teilweise eingepresst ist. This arrangement can be easily installed for both the inner and the outer tube, the heat exchanger tubes being securely sealed against the connection piece(s) by the sealing elements. In the finished heat exchanger, the outer pipe is firmly connected to the respective connection piece on both sides, so that the inner pipe is fixed axially between the two connection pieces and does not require its own attachment to the connection pieces. In a further development of the invention, the connecting piece for the outer tube has at least one further annular groove in the area provided for the respective pressing, into which the outer tube end is at least partially pressed by the plastic deformation.
Auf diese Weise bildet sich über den Reibschluss hinaus auch eine formschlüssige Verbindung zwischen dem oder den Anschlussstück(en) und den Außenrohrenden, wodurch eine höhere Festigkeit der Verbindung erreichbar ist. In this way, in addition to the frictional connection, a form-fitting connection is also formed between the connection piece(s) and the outer pipe ends, as a result of which a higher strength of the connection can be achieved.
In einer Weiterbildung der Erfindung weist das Außenrohrende in dem auf den Stutzen aufzusteckenden Bereich gegenüber seinem ursprünglichen Durchmesser eine Aufweitung auf, deren Innendurchmesser so bemessen ist, dass der aufgeweitete Bereich auf den Stutzen mit dem Dichtelement aufsteckbar ist, ohne dass dabei das Dichtelement beschädigt wird. In a further development of the invention, the outer pipe end in the area to be pushed onto the socket has a widening compared to its original diameter, the inside diameter of which is dimensioned such that the widened area can be pushed onto the socket with the sealing element without damaging the sealing element.
Diese Anordnung hat den Vorteil, dass bei der Verbindung des Außenrohres mit dem oder den Anschlussstück(en) keine Durchmesserveränderung des Durchflussquerschnittes des Außenrohres auftritt. This arrangement has the advantage that when the outer pipe is connected to the connection piece(s), there is no change in the diameter of the flow cross section of the outer pipe.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist die Aufnahme für das Außenrohr als Bohrung ausgebildet, insbesondere wobei in der Wand der Bohrung die Ringnut und das Dichtelement angeordnet sind, und das Ende des Außenrohres in die Aufnahmebohrung eingesteckt ist derart, dass das Außenrohrende durch das Dichtelement hindurchgeschoben ist und so von dem Dichtelement gegen das Anschlussstück abgedichtet ist, wobei das Anschlussstück um die Bohrung für das Außenrohr herum in Richtung auf das einzusteckende Außenrohr einen ringförmigen Fortsatz vorbestimmter axialer Länge aufweist, dessen Innendurchmesser um ein vorbestimmtes Maß größer ist als der Außendurchmesser des Außenrohres, und weist das Außenrohr in vorbestimmtem Abstand von seinem Ende eine nach radial außen ragende Ringwulst auf, deren Außendurchmesser mit dem Innendurchmesser des Fortsatzes korrespondiert, wobei der vorbestimmte Abstand des Ringwulstes vom Ende des Außenrohres so bemessen ist, dass bei in die Bohrung eingeschobenen Außenrohrende der Ringwulst so zu liegen kommt, dass er von dem ringförmigen Fortsatz umfasst ist und der Fortsatz durch eine plastische Verformung im Durchmesser reduziert ist, wobei die Ringwulst von dem jeweiligen Fortsatz umgriffen und durch die plastische Verformung in dem Fortsatz festgelegt ist. In a development of the invention, the receptacle for the outer tube is designed as a bore, in particular with the annular groove and the sealing element being arranged in the wall of the bore, and the end of the outer tube being inserted into the receiving bore in such a way that the end of the outer tube is pushed through the sealing element and is thus sealed by the sealing element against the connecting piece, the connecting piece having an annular extension of a predetermined axial length around the bore for the outer pipe in the direction of the outer pipe to be inserted, the inner diameter of which is greater by a predetermined amount than the outer diameter of the outer pipe, and the outer tube has a radially outwardly projecting annular bead at a predetermined distance from its end, the outer diameter of which corresponds to the inner diameter of the extension, the predetermined distance between the annular bead and the end of the outer pipe being dimensioned such that when the outer pipe end is pushed into the bore, the annular bead to lie that he of is comprised of the annular extension and the extension is reduced in diameter by a plastic deformation, the annular bead surrounded by the respective extension and being fixed in the extension by the plastic deformation.
Auf diese Weise ist das Außenrohr axial in dem oder den Anschlussstück(en) festgelegt und durch das Dichtelement gegen das oder die Anschlussstück(e) abgedichtet. In this way, the outer tube is fixed axially in the connection piece(s) and sealed against the connection piece(s) by the sealing element.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist die Aufnahme für das Außenrohr als Bohrung ausgebildet und ist das Ende des Außenrohres in die Aufnahmebohrung eingesteckt derart, dass das Außenrohrende durch das Dichtelement hindurchgeschoben ist und so von dem Dichtelement gegen das Anschlussstück abgedichtet ist, wobei das Anschlussstück um die Bohrung für das Außenrohr herum in Richtung auf das einzusteckende Außenrohr einen ringförmigen Fortsatz aufweist, wobei das Ende des Außenrohres einen auf dem Außenmantel des Außenrohres axial verschiebbar angeordneten Schiebering mit einer konischen Bohrung aufweist, wobei die größere Öffnung der konischen Bohrung dem Anschlussstück zugewandt ist und wobei das Ende des Außenrohres in die Aufnahmebohrung eingesteckt ist und der Schiebering axial auf dem ringförmigen Fortsatz des Anschlussstückes aufgeschoben ist derart, dass der ringförmige Fortsatz plastisch durch den Schiebering im Durchmesser verringert und auf das Außenrohr aufgepresst ist. In a further development of the invention, the receptacle for the outer pipe is designed as a bore and the end of the outer pipe is inserted into the receiving bore in such a way that the end of the outer pipe is pushed through the sealing element and is thus sealed by the sealing element against the connection piece, with the connection piece surrounding the Bore for the outer tube has an annular extension in the direction of the outer tube to be inserted, the end of the outer tube having a sliding ring with a conical bore, which is arranged to be axially displaceable on the outer casing of the outer tube, the larger opening of the conical bore facing the connection piece and wherein the end of the outer tube is inserted into the receiving bore and the sliding ring is pushed axially onto the annular extension of the connecting piece in such a way that the annular extension is reduced in diameter plastically by the sliding ring and is pressed onto the outer tube.
Diese Anordnung hat den Vorteil, dass eine derartige Pressverbindung eine hohe Dichtigkeit aufweist. This arrangement has the advantage that such a press connection has a high degree of tightness.
Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die vorstehend erläuterten Ausgestaltungen der Erfindung jeweils für sich oder in einer beliebigen technisch sinnvollen Kombination auch untereinander jeweils mit dem Gegenstand des Anspruchs 1 kombinierbar sind. It is expressly pointed out that the embodiments of the invention explained above can each be combined with the subject matter of claim 1 either individually or in any technically meaningful combination.
Abwandlungen und Ausgestaltungen der Erfindung sowie weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung lassen sich der nachfolgenden gegenständlichen Beschreibung und den Zeichnungen entnehmen. In den schematischen Figuren zeigen: Fig. 1 einen Abschnitt einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers mit bohrungsförmiger Aufnahme für das Außenrohr und O-Ring- Dichtung, Modifications and configurations of the invention as well as further advantages and details of the invention can be found in the following specific description and the drawings. In the schematic figures show: 1 shows a section of a first embodiment of a heat exchanger according to the invention with a bore-shaped receptacle for the outer tube and an O-ring seal,
Fig. 2 einen Abschnitt einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers mit bohrungsförmiger Aufnahme für das Außenrohr und Schiebering, 2 shows a section of a further embodiment of a heat exchanger according to the invention with a bore-shaped receptacle for the outer tube and a sliding ring,
Fig. 3 einen Abschnitt einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers mit stutzenförmiger Aufnahme für das Außenrohr mit O-Ring- Dichtung und 3 shows a section of a further embodiment of a heat exchanger according to the invention with a socket-shaped receptacle for the outer tube with an O-ring seal and
Fig. 4 einen Abschnitt einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers mit stutzenförmiger Aufnahme für das Außenrohr mit Ohrring und zusätzlicher Ringnut. 4 shows a section of a further embodiment of a heat exchanger according to the invention with a socket-shaped receptacle for the outer tube with an ear ring and an additional annular groove.
Gleich oder ähnlich wirkende Teile sind - sofern dienlich - mit identischen Bezugsziffem versehen. Parts that act the same or have a similar effect are provided with identical reference numbers, where appropriate.
Einzelne technische Merkmale der nachbeschriebenen Ausführungsbeispiele können auch in Kombination mit vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen sowie den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche und etwaiger weiterer Ansprüche zu erfindungsgemäßen Gegenständen kombiniert werden. Individual technical features of the exemplary embodiments described below can also be combined with the exemplary embodiments described above and the features of the independent claims and any further claims to form objects according to the invention.
Die Fig. l zeigt einen erfindungsgemäßen Wärmetauscher 1 in einem prinzipiellen Teillängsschnitt. Der Wärmetauscher 1 ist in an sich bekannter Weise aus einem Innenrohr1 shows a heat exchanger 1 according to the invention in a basic partial longitudinal section. The heat exchanger 1 consists of an inner tube in a manner known per se
2 und einem Außenrohr 3 aufgebaut. Das Außenrohr 3 umfasst das Innenrohr 2. Außenrohr2 and an outer tube 3 constructed. The outer tube 3 includes the inner tube 2. Outer tube
3 und Innenrohr 2 sind zueinander koaxial angeordnet. 3 and inner tube 2 are arranged coaxially to one another.
Innenrohr 2 und Außenrohr 3 sind an ihren jeweils ersten Enden in ein erstesInner tube 2 and outer tube 3 are at their respective first ends in a first
Anschlussstück 4 in Aufnahmebohrungen und 5 und 6 eingesteckt. Das Innenrohr 2 weist an seinem in die Bohrung 5 eingesteckten Ende eine Ringnut 7 mit einer O-Ring-Dichtung 8 auf und ist gegen einen Anschlag 9 in die Bohrung 5 eingeschoben. Connection piece 4 inserted in mounting holes and 5 and 6. The inner tube 2 has at its end inserted into the bore 5 has an annular groove 7 with an O-ring seal 8 and is pushed against a stop 9 into the bore 5 .
Die Bohrung 6 zur Aufnahme des Außenrohrs 3 weist eine Ringnut 10 auf, in dem ein als O-Ring-Dichtung ausgebildetes Dichtelement 11 angeordnet ist. Weiter weist das Anschlussstück 4 im Bereich der Bohrung 6 einen teilringförmigen Fortsatz 12 auf. Das Außenrohr 3 weist einen Ringwulst 13 auf und ist in die Bohrung 5 eingeschoben, sodass der Ringwulst 13 in dem teilringförmigen Fortsatz 12 zu liegen kommt. Der teilringförmige Fortsatz 12 ist um die Ringwulst 13 herum elastisch verformt, sodass das Außenrohr in der Bohrung 5 festgelegt ist. The bore 6 for receiving the outer tube 3 has an annular groove 10 in which a sealing element 11 designed as an O-ring seal is arranged. Furthermore, the connecting piece 4 has a partially annular extension 12 in the area of the bore 6 . The outer tube 3 has an annular bead 13 and is pushed into the bore 5 so that the annular bead 13 comes to rest in the part-annular extension 12 . The partially annular extension 12 is elastically deformed around the annular bead 13 so that the outer tube is fixed in the bore 5 .
Die Fig. 2 zeigt einen Abschnitt des erfindungsgemäßen Wärmetauschers 1 in einer Prinzipdarstellung. Auf das Außenrohr 3 ist ein Schiebering 14 mit einer konischen Bohrung aufgeschoben, wobei der größere Durchmesser der konischen Bohrung dem jeweiligen Ende des Außenrohres 3 zugewandt ist. Das Außenrohr 3 ist in die Bohrung 6 eingeschoben und der Schiebering 14 ist axial auf den hier voll ringförmig ausgebildeten Fortsatz 12 aufgeschoben. Durch die Abstimmung zwischen dem Außendurchmesser des Fortsatzes 12 und dem Innendurchmesser des Schieberings 14 ist in dem hier gezeigten Zustand der Fortsatz 12 auf das Außenrohr 3 fest aufgepresst. Dadurch ergibt sich eine fluiddichte Verbindung zwischen dem Fortsatz 12 und dem Außenrohr 3. 2 shows a section of the heat exchanger 1 according to the invention in a schematic representation. A sliding ring 14 with a conical bore is pushed onto the outer tube 3 , the larger diameter of the conical bore facing the respective end of the outer tube 3 . The outer tube 3 is pushed into the bore 6 and the sliding ring 14 is pushed axially onto the extension 12, which is designed in the form of a full ring here. Due to the matching between the outer diameter of the extension 12 and the inner diameter of the sliding ring 14, the extension 12 is firmly pressed onto the outer tube 3 in the state shown here. This results in a fluid-tight connection between the extension 12 and the outer tube 3.
In der Fig. 3 ist eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wärmetauschers 1 ebenfalls nur in einem Ausschnitt prinzipiell dargestellt. Innenrohr mit Innenrohr- Aufnahme und das Anschlussstück sind hier nicht dargestellt. Die Aufnahme für das Außenrohr 3 ist hier als Stutzen 15 ausgebildet, der eine Ringnut 16 aufweist in der ein als O-Ring-Dichtung ausgebildetes Dichtelement 17 angeordnet ist. Das Außenrohr 3 weist in einem Bereich des auf den Stutzen 15 aufgeschobenen Außenrohrs 3 eine Aufweitung 18 auf, sodass das Außenrohr 3 über die O-Ring-Dichtung 17 geschoben ist derart, dass die O- Ring-Dichtung 17 nun zwischen der Aufweitung 18 und dem Stutzen 15 eingeklemmt ist. Die Aufweitung 18 reicht in Aufschieberichtung R des Außenrohrs 3 axial über die O- Ring-Dichtung 17 hinaus und ist in einem Klemmbereich 19 durch plastische Verformung im Durchmesser derart reduziert, dass eine feste und unlösbare Verbindung zwischen dem Außenrohr 3 und dem Stutzen 15 gegeben ist. In FIG. 3, an embodiment of the heat exchanger 1 according to the invention is also shown in principle only in a section. Inner tube with inner tube mount and the connection piece are not shown here. The receptacle for the outer tube 3 is designed here as a socket 15 which has an annular groove 16 in which a sealing element 17 designed as an O-ring seal is arranged. The outer tube 3 has a widening 18 in a region of the outer tube 3 pushed onto the socket 15, so that the outer tube 3 is pushed over the O-ring seal 17 in such a way that the O-ring seal 17 now lies between the widening 18 and the socket 15 is clamped. The widening 18 extends axially beyond the O-ring seal 17 in the pushing-on direction R of the outer tube 3 and is in a clamping area 19 by plastic deformation reduced in diameter such that a fixed and non-detachable connection between the outer tube 3 and the socket 15 is provided.
In der Fig. 4 weist der Anschlussstutzen 15 des erfindungsgemäßen Wärmetauschers 1 zusätzlich zu der Ringnut 16 für den O-Ring-Dichtung 17 eine weitere Ringnut 20 auf, in den die Aufweitung 18 des Außenrohrs 3 nach der plastischen Verformung hineingepresst ist. Dadurch entsteht in der Ringnut 20 eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Außenrohr 3 und dem Stutzen 15. Dieser Formschluss verbessert die Sicherheit gegen Abziehen des Außenrohres 3 vom Stutzen 15. In FIG. 4, the connecting piece 15 of the heat exchanger 1 according to the invention has, in addition to the annular groove 16 for the O-ring seal 17, a further annular groove 20 into which the widening 18 of the outer tube 3 is pressed after the plastic deformation. This creates a form-fitting connection between the outer pipe 3 and the socket 15 in the annular groove 20. This form-fitting connection improves security against the outer pipe 3 being pulled off the socket 15.
Bezugszeichenliste Reference List
(Teil der Beschreibung) (part of the description)
1 Wärmetauscher 1 heat exchanger
2 Innenrohr des Wärmetauschers 1 2 Inner tube of heat exchanger 1
3 Außenrohr des Wärmetauscher 1 3 Outer tube of heat exchanger 1
4 erstes Anschlussstück 4 first connector
5 Aufnahmebohrung für das Innenrohr 25 location hole for the inner tube 2
6 Aufnahmebohrung für das Außenrohr 36 location hole for the outer tube 3
7 Ringnut des Innenrohrs 2 7 Ring groove of the inner tube 2
8 O-Ring-Dichtung in der Ringnut 7 8 O-ring seal in ring groove 7
9 Anschlag 9 stop
10 Ringnut der Aufnahmebohrung 6 10 ring groove of the mounting hole 6
11 O-Ring-Dichtung in der Ringnut 1011 O-ring seal in ring groove 10
12 Fortsatz 12 extension
13 Ringwulst 13 ring bead
14 Schiebering 14 sliding ring
15 Stutzen 15 socks
16 Ringnut im Stutzen 15 16 ring groove in the socket 15
17 O-Ring-Dichtung in der Ringnut 1617 O-ring seal in ring groove 16
18 Aufweitung 18 expansion
19 Klemmbereich 19 clamping area
20 Ringnut für Klemmbereich 19 20 ring groove for clamping area 19

Claims

Patentansprüche patent claims
1. Rohr-in-Rohr-Wärmetauscher (1), aufweisend mindestens ein Innenrohr (2), mindestens ein Außenrohr (3) und mindestens ein Anschlussstück (4), dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Anschlussstück (4) eine Aufnahme für ein Ende des Innenrohrs (2) und eine Aufnahme für ein Ende des Außenrohrs (4) aufweist, wobei die Enden von Innen- und Außenrohr in den Aufnahmen aufgenommen sind und mit jeweils mindestens einem Dichtelement (8, 11, 17) zwischen den Aufnahmen und den Rohrenden in dichtender Wirkverbindung stehen und wobei das Ende des Außenrohrs (3) mittels plastischer Verformung mit der Aufnahme für das Ende des Außenrohrs (4) verbunden und gegen axiale und rotatorische Bewegung gesichert ist. 1. Tube-in-tube heat exchanger (1), having at least one inner tube (2), at least one outer tube (3) and at least one connector (4), characterized in that the at least one connector (4) has a receptacle for a end of the inner pipe (2) and a receptacle for one end of the outer pipe (4), the ends of the inner and outer pipe being received in the receptacles and each having at least one sealing element (8, 11, 17) between the receptacles and the Pipe ends are in a sealing operative connection and the end of the outer pipe (3) is connected to the receptacle for the end of the outer pipe (4) by means of plastic deformation and is secured against axial and rotational movement.
2. Rohr-in-Rohr-Wärmetauscher (1) nach Anspruch 1, wobei die Aufnahme für das Ende des Innenrohrs (2) mindestens eine Ringnut aufweist, in denen das mindestens eine Dichtelement angeordnet ist. 2. Tube-in-tube heat exchanger (1) according to claim 1, wherein the receptacle for the end of the inner tube (2) has at least one annular groove in which the at least one sealing element is arranged.
3. Rohr-in-Rohr-Wärmetauscher (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Ende des Innenrohres (2) mindestens eine Ringnut (7) aufweist, in der das mindestens eine Dichtelement (8) angeordnet ist. 3. Tube-in-tube heat exchanger (1) according to claim 1 or 2, wherein the end of the inner tube (2) has at least one annular groove (7) in which the at least one sealing element (8) is arranged.
4. Rohr-in-Rohr-Wärmetauscher (1) nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Aufnahme für das Innenrohr (2) als Bohrung (5) ausgebildet ist, und das Ende des Innenrohrs (2) in die Bohrung (5) derart eingesteckt ist, dass das Ende des Innenrohrs (2) in der zugeordneten Bohrung (5) angeordnet ist und so von dem in der Ringnut (7) angeordneten Dichtelement (8) gegen das Anschlussstück (4) abgedichtet ist. 4. Tube-in-tube heat exchanger (1) according to claim 2 or 3, wherein the receptacle for the inner tube (2) is designed as a bore (5), and the end of the inner tube (2) in the bore (5) such is inserted in such a way that the end of the inner pipe (2) is arranged in the associated bore (5) and is thus sealed off from the connecting piece (4) by the sealing element (8) arranged in the annular groove (7).
5. Rohr-in-Rohr-Wärmetauscher (1) nach Anspruch 4, wobei die Aufnahme für das Innenrohr (2) einen Anschlag (9) für die Stirnseite des Endes des Innenrohrs (2) ausbildet. Rohr-in-Rohr-Wärmetauscher (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Ende des Außenrohres (3) jeweils mindestens eine Ringnut aufweist, in denen das mindestens eine Dichtelement angeordnet ist. Rohr-in-Rohr-Wärmetauscher (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Aufnahme für das Ende des Außenrohres (3) mindestens eine Ringnut (10, 16) aufweist, in denen das mindestens eine Dichtelement (11, 17) angeordnet ist. Rohr-in-Rohr-Wärmetauscher (1) nach Anspruch 7, wobei die Aufnahme für das Außenrohr (3) als Stutzen (15) ausgebildet ist, deren Außenwand die Ringnut (16) mit Dichtelement (17) aufweist, wobei das Ende des Außenrohrs (3) den Stutzen (15) und das Dichtelement (17) übergreifend angeordnet ist, wobei das Ende des Außenrohrs (3) in Richtung auf das Anschlussstück (4) um ein vorbestimmtes Maß über das Dichtelement (17) hinaus ragt, wobei das Außenrohr (3) in dem über das Dichtelement (17) hinausragenden Bereich (19) durch eine plastische Verformung im Durchmesser reduziert und dadurch fest mit dem Stutzen (15) verpresst ist. Rohr-in-Rohr-Wärmetauscher (1) nach Anspruch 8, wobei der Stutzen (15) für das Außenrohr (3) in dem für die Verpressung vorgesehenen Bereich (19) mindestens eine weitere Ringnut (20) aufweist, in die das Außenrohrende durch die plastische Verformung mindestens teilweise eingepresst ist. Rohr-in-Rohr-Wärmetauscher (1) nach Anspruch 8 oder 9, wobei das Ende des Außenrohrs (3) in dem auf den Stutzen (15) aufzusteckenden Bereich gegenüber seinem ursprünglichen Durchmesser eine Aufweitung (18) aufweist, deren Innendurchmesser so bemessen ist, dass der aufgeweitete Bereich auf den Stutzen (15) mit dem Dichtelement (17) aufsteckbar ist, ohne dass dabei das Dichtelement (17) beschädigt wird. Rohr-in-Rohr-Wärmetauscher (1) nach Anspruch 7, wobei die Aufnahme für das Außenrohr (3) als Bohrung (6) ausgebildet ist und das Ende des Außenrohres (3) in die Bohrung (6) eingesteckt ist derart, dass das Ende des Außenrohrs (3) durch das Dichtelement (11) hindurchgeschoben ist und so von dem Dichtelement (11) gegen das Anschlussstück (4) abgedichtet ist, wobei das Anschlussstück (4) um die Bohrung (6) für das Außenrohr (3) herum in Richtung auf das einzusteckende Außenrohr (3) einen ringförmigen Fortsatz (12) vorbestimmter axialer Länge aufweist, dessen Innendurchmesser um ein vorbestimmtes Maß größer ist als der Außendurchmesser des Außenrohres (3), wobei das Außenrohr (3) in vorbestimmtem Abstand von seinem Ende jeweils eine nach radial außen ragende Ringwulst (13) aufweist, deren Außendurchmesser mit dem Innendurchmesser des Fortsatzes (12) korrespondiert, wobei der vorbestimmte Abstand jedes Ringwulstes (13) vom Ende des Außenrohres (3) so bemessen ist, dass bei in die Bohrung (6) eingeschobenen Ende des Außenrohrs (3) der Ringwulst (13) so zu liegen kommt, dass er von dem ringförmigen Fortsatz (12) umfasst ist und der Fortsatz (12) durch eine plastische Verformung im Durchmesser reduziert ist, wobei die Ringwulst (13) von dem jeweiligen Fortsatz (12) umgriffen und durch die plastische Verformung in dem Fortsatz (12) festgelegt ist. Rohr-in-Rohr-Wärmetauscher (1) nach Anspruch 7, wobei die Aufnahme für das Außenrohr (3)als Bohrung (6) ausgebildet ist und das Ende des Außenrohres (3) in die Bohrung (6) eingesteckt ist derart, dass das jeweilige Ende des Außenrohrs (3) durch das Dichtelement (11) hindurchgeschoben ist und so von dem Dichtelement (11) gegen das Anschlussstück (4) abgedichtet ist, wobei das Anschlussstück (4) um die Bohrung (6) für das Außenrohr (3) herum in Richtung auf das einzusteckende Außenrohr (3) einen ringförmigen Fortsatz (12) aufweist, wobei das Ende des Außenrohres (3) einen auf dem Außenmantel des Außenrohres (3) axial verschiebbar angeordneten Schiebering (14) mit einer konischen Bohrung aufweist, wobei die größere Öffnung der konischen Bohrung dem Anschlussstück (4) zugewandt ist und wobei das Ende des Außenrohres (3) in die Bohrung (6) eingesteckt ist und der Schiebering (14) axial auf den ringförmigen Fortsatz (12) des Anschlussstückes (4) aufgeschoben ist derart, dass der ringförmige Fortsatz (12) plastisch durch den Schiebering (14) im Durchmesser verringert und auf das Außenrohr (3) aufgepresst ist. 5. Tube-in-tube heat exchanger (1) according to claim 4, wherein the receptacle for the inner tube (2) forms a stop (9) for the end face of the end of the inner tube (2). Tube-in-tube heat exchanger (1) according to one of the preceding claims, wherein the end of the outer tube (3) has in each case at least one annular groove in which the at least one sealing element is arranged. Tube-in-tube heat exchanger (1) according to one of the preceding claims, wherein the receptacle for the end of the outer tube (3) has at least one annular groove (10, 16) in which the at least one sealing element (11, 17) is arranged . Tube-in-tube heat exchanger (1) according to claim 7, wherein the receptacle for the outer tube (3) is designed as a socket (15), the outer wall of which has the annular groove (16) with a sealing element (17), the end of the outer tube (3) the socket (15) and the sealing element (17) is arranged overlapping, with the end of the outer pipe (3) in the direction of the connecting piece (4) protruding by a predetermined amount beyond the sealing element (17), the outer pipe (3) is reduced in diameter in the area (19) protruding beyond the sealing element (17) by plastic deformation and is thereby firmly pressed to the socket (15). Tube-in-tube heat exchanger (1) according to claim 8, wherein the socket (15) for the outer tube (3) in the area (19) provided for the compression has at least one further annular groove (20) into which the outer tube end the plastic deformation is at least partially pressed. Tube-in-tube heat exchanger (1) according to claim 8 or 9, wherein the end of the outer tube (3) in the area to be fitted onto the socket (15) has a widening (18) compared to its original diameter, the inner diameter of which is dimensioned as follows that the widened area on the socket (15) with the sealing element (17) can be plugged without the sealing element (17) being damaged. Tube-in-tube heat exchanger (1) according to claim 7, wherein the receptacle for the outer tube (3) is designed as a bore (6) and the end of the outer tube (3) in the Bore (6) is inserted in such a way that the end of the outer tube (3) is pushed through the sealing element (11) and is thus sealed by the sealing element (11) against the connecting piece (4), the connecting piece (4) surrounding the bore (6) for the outer tube (3) in the direction of the outer tube (3) to be inserted has an annular extension (12) of predetermined axial length, the inner diameter of which is larger by a predetermined amount than the outer diameter of the outer tube (3), the outer tube (3) has a radially outwardly projecting annular bead (13) at a predetermined distance from its end, the outer diameter of which corresponds to the inner diameter of the extension (12), the predetermined distance of each annular bead (13) from the end of the outer tube (3) being such is dimensioned such that when the end of the outer tube (3) is pushed into the bore (6), the annular bead (13) comes to rest in such a way that it is surrounded by the annular extension (12) and the extension (12) is deformed by plastic deformation in the The diameter is reduced, the annular bead (13) being surrounded by the respective extension (12) and being fixed in the extension (12) by the plastic deformation. Tube-in-tube heat exchanger (1) according to claim 7, wherein the receptacle for the outer tube (3) is designed as a bore (6) and the end of the outer tube (3) is inserted into the bore (6) in such a way that respective end of the outer tube (3) is pushed through the sealing element (11) and is thus sealed by the sealing element (11) against the connecting piece (4), the connecting piece (4) surrounding the bore (6) for the outer tube (3) around in the direction of the outer pipe (3) to be inserted, the end of the outer pipe (3) having a sliding ring (14) with a conical bore, which is arranged to be axially displaceable on the outer surface of the outer pipe (3), the larger opening of the conical bore faces the connecting piece (4) and the end of the outer tube (3) is inserted into the bore (6) and the sliding ring (14) is pushed axially onto the annular extension (12) of the connecting piece (4). such that the annular extension (12) is plastically reduced in diameter by the sliding ring (14) and pressed onto the outer tube (3).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US20020046830A1 (en) * 2000-10-25 2002-04-25 Holger Ulrich Air conditioner with internal heat exchanger and heat exchanger tube therefor
US20210172657A1 (en) * 2019-12-04 2021-06-10 United States Thermoamp Inc. Condensing Heat Exchanger for Air to Liquid Heat Pumps
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