DE20011545U1

DE20011545U1 - Vorrichtung zum Austausch von Wärme

Info

Publication number: DE20011545U1
Application number: DE20011545U
Authority: DE
Original assignee: HOECKER HANS PETER
Current assignee: Hoecker Hans-Peter Dipl-Ing(fh) De
Priority date: 2000-07-01
Filing date: 2000-07-01
Publication date: 2000-10-12
Anticipated expiration: 2010-07-02

Description

Dipl.-lng. (FH) H.-P. Höcker

·· · Hauptstraße 17

91091 Großehseebach

Anmeldung eines Gebrauchsmusters

Anmelder:
Höcker, Hans-Peter, Dipl.-lng. (FH)

Hauptstraße 17, D-91091 Großenseebach, DE

Erfinder gleich Anmelder

Für die Beurteilung der Patentfähigkeit in Betracht gezogene Druckschriften:
DE 43 25 193 C 2
DE 197 29 725.0

Vorrichtung zum Austausch von Wärme Beschreibung:

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Austausch von Wärme.
In der DE 43 25 193 ist ein Wärmetauscher beschrieben, der im Innern aus einer
gedrillten Leitvorrichtung für das erste Medium und Außen aus einem Mantelrohr für das zweite Medium besteht. Die genannte Leitvorrichtung (Wendel) ist jedoch nur
mit hohem Kraftaufwand zu fertigen und die mögliche Anzahl der schraubenförmigen Umdrehungen (Drillungszahl) ist begrenzt. Die Wirkung der Wärmeübertragung
kann sich stark verringern, da die Länge der Schraubenbahn (Übertragungslänge)
begrenzt ist. Besonders bei größeren Breiten bzw. Durchmessern der Wendeln kann die Wirkungsweise mangelhaft werden, da ein sehr hoher Kraftaufwand beim Drillen

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nötig ist und die Drillungszahl dadurch fertigungsbedingt sehr gering wird. Die Verformung der Leitvorrichtung (Wendel) kann dabei so groß werden, daß sie aus der Schraubenbahn ausbricht und dadurch unbrauchbar wird. Bei der Verwendung der Leitvorrichtung als Abgaswärmetauscher bei Motoren, ist die schalldämpfende Wirkung ebenfalls sehr gering.

In der DE 197 29 725.0 ist ein Wärmetauscher beschrieben, der abweichend von der DE 43 25 193 eine Leitvorrichtung enthält, welche segmentartige Einschnitte enthält und so mehr Wärme übertragen soll. Dies führt jedoch in der Praxis zu starken turbulenten Strömungen an den Segmenten, so daß beispielsweise bei der Verwendung des Wärmetauschers in Blockheizkraftwerken der Abgasgegendruck (Reibungsverlust) von den eingesetzten Motoren zu hoch wird. Dies kann zu Schäden an den Motoren oder zu Leistungsverlusten führen.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum Austausch von Wärme zwischen einem ersten und einem zweiten fließfähigen Medium so auszugestalten, daß die Nachteile des bekannten Standes der Technik vermieden werden. Sie soll einen hohen Wirkungsgrad erreichen, die entstehenden Reibungsverluste verringern und eine gute schalldämpfende Wirkung haben.

Gelöst wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs.

Die erfinderische Leitvorrichtung läßt sich wie beim Stand der Technik beispielsweise aus einem handelsüblichen Flachstahl durch einfaches Verdrehen herstellen. Um nun die Nachteile vom Stand der Technik zu vermeiden, werden wie in der DE 197 29 725.0 zunächst an den Kanten der Leitvorrichtung vor dem Verdrehen Einschnitte angebracht. Diese Einschnitte verkleinern die wirksame Breite der Leitvorrichtung beim Verdrehen. Die Leitvorrichtung (Wendel) kann stark verdreht werden. Dadurch wird die wirksame Länge der Schraubenbahn im Rohr erhöht. Anschließend werden die Einschnitte der Leitvorrichtung wieder teilweise

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oder ganz verschlossen. Dies hat den Vorteil, daß die wirksame Länge der Schraubenbahn erhalten bleibt, jedoch die starken Turbulenzen an den Einschnitten stark verringert oder sogar vermieden werden. Der gute Wärmeübergang bleibt erhalten, Die Reibungsverluste werden geringer und die Schalldämpfende Wirkung bleibt bestehen.

Um für Wartungs- und Reinigungsarbeiten die Leitvorrichtung leicht ausbringen zu können, ist wenigstens eine Revisionsöffnung in axialer Richtung vorgesehen. Dadurch, daß die Außenkanten der Leitvorrichtung an der Innenfläche des rohrförmigen Körpers anliegen, wird diese Innenfläche beim Herausziehen der Leitvorrichtung gereinigt. Eventuell anhaftende Rußpartikel bei der Verwendung als Abgaswärmetauscher werden ebenfalls abgestreift und somit kann die Wärme beim weiteren Betrieb des Wärmetauschers wieder voll übertragen werden.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die nachfolgend anhand der Zeichnungen eingehend erläutert werden. Es zeigt:

Figur 1 einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung und Figur 2 einen Querschnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung.

Das Innenrohr 1 ist auf einer Seite mit dem Einlaufstutzen 5 und auf der Anderen Seite mit dem seitlich sitzenden Auslaufstutzen 3 verbunden. Die Öffnung 8 ist in axialer Richtung zum Innenrohr 1 angeordnet und weist einen Verschluß 4 auf. Das Innenrohr 1 ist mit dem Mantelrohr 6 verbunden und weist einen gemeinsamen Hohlraum 7 auf. Das Mantelrohr 6 kann, wie in Figur 2 dargestellt, wahlweise mit einem radialen oder einen rechteckigen bzw. quadratischen Querschnitt (6 bzw. 9) gefertigt werden. Das Mantelrohr 6 weist einen radialen Einlaufstutzen 11 umd einen radialen Auslaufstutzen 10 auf. Die Ein- und Auslaufstutzen 11 und 10 des Mantelrohres 6 sind so angeordnet, daß ein durch das Innenrohr 1 geleitetes Abgas

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eines Verbrennungsmotors in entgegengesetzter Richtung zu einer durch den Hohlraum 7 geleiteten Flüssigkeit strömt. Innerhalb des Innenrohres 1 ist ein wendelartig gedrehtes, als Leitvorrichtung 15 dienendes Stahlband vorgesehen, dessen äußere Längskanten an der Innenfläche des Rohres 1 anliegen. Quer zur Strömungsrichtung des Abgases sind an der Kante des Stahlbandes Einschnitte angebracht. Diese Einschnitte 12 sind jedoch nach der Fertigung der Leitvoriiichtung teilweise vollständig bzw. nur halb verschlossen worden, so daß sich keine bzw. wesentlich weniger turbulenzerzeugenden Segmente 13 an der Leitvorrichtung 15 mehr befinden. Wird nun ein heißes Abgas eines Verbrennungsmotors durch den Einlaufstutzen 5 in das Rohr 1 eingeleitet, so wird es über die eng verdrillte Leitvorrichtung 15 mit einem schraubenförmigen Drall beaufschlagt, der es immer wieder in Kontakt mit der gekühlten Rohrwand 1 bringt. Durch die enge Drillung der Leitvorrichtung bleibt der Wärmeübergang und der gute Wirkungsgrad des Wärmetauschers bestehen. Durch das vollständige bzw. teilweise Verschließen der Einschnitte werden die turbulenten Strömungen an der Leitvorrichtung vollständig bzw. zum größten Teil vermieden und der Abgasgegendruck kann in den von den Motorenherstellern vorgeschriebenen Grenzen gehalten werden. Ist es nach längerem Gebrauch des Wärmetauschers im Rohr 1 zu Ruß- oder Schmutzablagerungen gekommen, kann der Wärmetauscher auf einfache Weise gereinigt werden. Hierzu wird der Verschluß 4 entfernt und die Leitvorrichtung 15 kann durch die entstehende Öffnung 8 herausgezogen werden. Zur Erleichterung ist ein Loch 2 vorgesehen, in das ein entsprechendes Werkzeug eingehakt werden kann. Beim Herausziehen der Leitvorrichtung 15, kratzt die eng an der Innenwand des Rohres 1 anliegende Außenseite der Leitvorrichtung 15 die vorhandenen Rußoder Schmutzablagerungen ab und befördert diese durch die axiale Öffnung 8 nach außen so daß der Wirkungsgrad eines neuen Wärmetauschers wieder erreicht wird.

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Claims

1. Vorrichtung zum Austausch von Wärme von einem ersten fließfähigen Medium zu einem zweiten fließfähigen Medium mit einem rohrförmigen Körper (1), der in seinem Innern eine Leitvorrichtung (15) für das erste fließfähige Medium und sowohl einen Einlauf (5) als auch einen Auslauf (3) dafür aufweist und mit einer Ummantelung (6), die mit dem rohrförmigen Körper (1) einen Hohlraum (7) bildet und sowohl einen Einlaß (11) als auch einen Auslaß (10) für das zweite fließfähige Medium aufweist, wobei der rohrförmige Körper (1) eine verschließbare Öffnung (8) aufweist, durch die die Leitvorrichtung (15) herausziehbar ist und wobei die Leitvorrichtung (15) aus einem langgezogenen Metall- oder Kunststoffband besteht, welches wendelartig über seine Längsmittelachse gedreht ist und mit seinen teilweise oder ganz verschlossenen Einschnitten (12) so an der Innenfläche des rohrförmigen Körpers (1) anliegt, daß sowohl beim Herausziehen der Leitvorrichtung (15) durch die verschließbare Öffnung (8) Ablagerungen von den der Innenwand des rohrförmigen Körpers (1) abgekratzt und durch die Öffnung (8) nach außen befördert werden, als auch bedingt durch die Anzahl der Windungen der Leitvorrichtung (15) sowie durch die Anzahl der vollständig oder teilweise verschlossenen Einschnitte (12) der Leitvorrichtung (15) sich ein Optimum an Wirkungsgrad bzw. schalldämpfender Wirkung gegenüber der Umwelt ergibt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der an der Außenkante der Leitvorrichtung (15) teilweise oder ganz verschlossene Einschnitte (12) angebracht sind, die in unregelmäßigen Abständen angebracht sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der an der Außenkante der Leitvorrichtung (15) teilweise oder ganz verschlossene Einschnitte (12) angebracht sind, die verschieden tief ausgeführt wurden.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der an der Außenkante der Leitvorrichtung (15) teilweise oder ganz verschlossene Einschnitte (12) angebracht sind, die verschieden breit ausgeführt wurden.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die teilweise oder ganz verschlossenen Einschnitte (12) in verschiedenen Abständen angeordnet werden.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die teilweise oder ganz verschlossenen Einschnitte (12) in unterschiedlichen Winkeln zur Außenkante der Leitvorrichtung (15) angeordnet sind.