DE2453266A1

DE2453266A1 - Rekuperator und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE2453266A1
Application number: DE19742453266
Authority: DE
Inventors: Stephen Francis Pasternak
Original assignee: Peerless of America Inc
Current assignee: Peerless of America Inc
Priority date: 1974-02-01
Filing date: 1974-11-09
Publication date: 1975-08-07
Also published as: JPS50108660A; US3901312A; DE2453266C2

Description

DR RUDOLF BAUER - DIPLXNG. HELMUT HUBBUCH

PATENTANWÄLTE

753 PFORZHEIM,

WESTLICHE 3! (AM LEOPOLDPLATZ) I/K TEL. ,O₇₂₃₁,zyg^ Jlglf...

AlC

Peerless of America, Incorporated, Chicago, 111. U.S.A.

Rekuperator und "Verfahren zu seiner Herstellung,

Die Erfindung bezieht sich auf einen Rekuperator mit aus den Rohrwänden ausgeschnittenen und hochgestellten Wärmeaustauschplatten und auf ein "Verfahren zu seiner Herstellung.

Aus der US" Patentschrift 3 202 212 ist ein !Rekuperator "bekannt, bei dem aus massiven achsparallelen Hippen auf der Oberfläche eines Rohres mit rechteckigem Querschnitt stufenweise Späne ausgeschnitten und hochgestellt werden. Die Späne ragen dann als Finger unmittelbar aus der Rohraußenfläche heraus. Aus der US Patentschrift 3 692 105 ist ein Rekuperator bekannt, bei dem das Messer nicht nur die volle Dicke der Rippen durchdringt, sondern auch in die Rohrwand einschneidet. Bei den dann hochgestellten Spänen sitzen die Finger der Oberkante einer im übrigen etwa rechteckigen Platte auf.

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Diese bekannten Rekuperatoren liaben große Wärmeaustauschflachen und liaben sich gut bewährt. Ein Nachteil ist aber, "daß die schmalen und dünnen linger leicht abbrechen, zumal sie ungleichmäßig weit vorstehen, die Rekuperatoren also keine rauhe Behandlung vertragen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen bezüglich seiner Wärmeaustauschfähigkeiten nicht schlechteren aber mechanisch unempfindlicheren Rekuperator zu schaffen, dessen Herstellung bei Anwendung des bekannten spanabhebenden Verfahrens auch nicht teurer kommt als die Herstellung der bekannten Rekuperatoren und bei dem die Außenkanten der Wärmeaustauscheleaente auf einer Fläche liegen„ Diese Aufgabe ist bei dem Rekuperator der Erfindung durch aus der rippenlosen Rohrwand ausgehobene und somit geradlinig begrenzte Platten mit öffnungen gelöst« Die Platten ragen zweckmäßig aus den beiden breiten Längsseiten eines im Querschnitt im xtfesentlichen rechteckigen Streifens heraus, in den achsparallel eine Reihe nebeneinanderliegender HTuidleitungsrohre eingelassen sind_o Diese Rohre haben "sorzugsweise quadratischen Querschnitt_o Die aufgestellten Platten sind zwischen etwa O₂O5 und 0,35 cm dick»

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Als Vorfabrikat, aus dem die Värmeaustauscliplatten mit Öffnungen ausgehoben und hochgestellt werden eignet sich ein vorzugsweise stranggepreßter Streifen, etwa aus Aluminium, der außer den erwähnten ITuidleitungsrohren noch weitere Rohre geringeren Durchmessers aufweist, welche zweckmäßig in. Fortsetzung der Zwischenwände zwischen den Fluidleitungsrohren in dem Streifen angeordnet sind. Aus einem solchen Vorfabrikat kann dann ein Rekuperator gemäß der Erfindung nicht teuerer als die bekannten dadurch hergestellt werden, daß der Streifen bis unter den inneren Rand der Rohre geringeren Durchmessers schräg eingeschnitten wird, so daß die dadurch elliptisch geschnittenen Rohre nach Hochstellung der Ausschnitte als Öffnungen der Wärmeaustauschplatten erscheinen.

Der Streifen kann auch nur über einen Teil seiner Länge mit Wärmeaustauschplatten besetzt sein, wobei dann der nicht mit Platten besetzte Teil, gegebenenfalls allseitig plan geschliffen, als Stecker oder Verbindungsteil dient. Die Außenkanten der Platten liegen auf einer Ebene. Die Platten sind widerstandsfähiger als die Finger der bekannten Rekuperatoren.

Die Zeichnung zeigt schematisch und teilweise im Schnitt zwei bevorzugte Ausführungsformen eines Rekuperators nach der Erfin-

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dung und zwar ist:

F i g β 1 die perspektivische Ansicht eines Ausschnitts aus einem Bekuperator₉

Ϊ ig , 2 ein Schnitt nach Linie 2-2 der Fig* 1,

Fig. 3 ©in Schnitt nach Linie 3-3 &er ^ig· 2

Fig» 4 ein Schnitt nach Linie 4-4 der Fig_e 3

F ig . 5 eio. Schnitt, ähnlich 3?ig_o 3? durch eine andere Ausfiahrungsform eines Rekuperators gemäß der Erfindung.

Nach Fig. 1 "bis 4 dieser Zeichnung besteht der Rekuperator aus einem breiten und dicken Metallstreifen 2₉ dessen "breite Längsseiten 7 uiid 8 eben und dessen schmale Längsseiten 9 und 10 nach außen ausgebaucht sind*,

In den Streifen 2 sind vier Rohre 11, 12, 13, 14 mit quadratischem Querschnitt eingelassen, die durch drei Wände 15? 16 und 17 voneinander getrennt sind.

Auf der Strecke von A bis 0 (Fig. 2) sind aus den Seiten und 8 Wärmeaustauschplatten 4 ausgehoben und aufgestellt.

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-D-

Die Füße dieser Platten sind mit 5 bezeichnet, die Oberkanten mit 6.

Die Platten 4 werden aus der Obeifläehe 18 der Seiten 7 und 8 ausgeschnitten und hochgestellt. Die dadurch verdünnten Seiten 7 und 8 sind mit 25 und 26 "bezeichnet. Der Fuß 5 d^e<l^er Platte 4 liegt in der Seite 25 bzw. 26. Die inneren Oberflächen der Seiten 7 und. 8 sind mit 19 bezeichnet.

Der Streifen 2 besteht z. B. aus Alumimium und kann z. B. durch Strangpressen hergestellt werden. Parallel zu den Rohren 11, 12 13 und 14 ist er noch von Rohren 20 kleineren Durchmessers durchsetzt. Die Rohre 20 haben kreisförmigen Querschnitt« Sie liegen am besten in der Fortsetzung der Zwischenwände 15» 16 und 17.

Wird nun, beginnend am Ende A eine Platte 4 nach der anderen angeschnitten und hochgestellt, so entsteht nach jedem Schnitt eine Ebene 21, welche von den elliptischen Schnitten durch die Rohre 20 durchsetzt ist. Wird die Platte 4 dann hochgestellt, so hat sie elliptische öffnungen 22.

Während des Schnittes wird das Material gestaucht, so daß z.B. bei einer Schnittlänge von 3 cm, welche an der Breite der Ebene

21 gemessen werden kann, die hochgestellten Platten 4 doch nur 1,5 cm hoch sind. Die Platten 4 können beliebig dick sein. Meist liegt ihre Dicke zwischen 0,06 und 0,35 mm· Die öffnungen

22 haben einen sechs- bis achtmal so großen Querschnitt wie

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die Rohre 20. Haben z_a B. die Bohre 20 einen Durchmesser von 0,6 und ist die Ebene 21 etwa 3 cm breit (Platte 4 dann 1,5 om), so ist der größte Durchmesser der elliptischen öffnungen 22 etwa gleich 0,45 cm«

Sind auf diese Weise über eine Länge von A bis G die Platten 4 hochgestellt, so wird der Streifen 2 an irgendeiner Stelle zwischen 1 und C querdurchgeschnitten_β Man erhält dann ein fielcuperatorelement, das über seine ganze Länge mit Wärmeaustauschplatten 4 besetzt ist_o Schneidet man den Streifen 2 zwischen C und B, so erhält man ein Stück Streifen mit glatten Seiten 7j 8, 9 und 10, Schleift man die Seiten 7 und 8 hier bis auf die Dicke der Wände 25 und 26 herunter, so erhält man einen Kekuperator mit einem Endstücks das zum Einstecken oder Verbinden ben^utat werden kamio

Ϊ i g , 5 zeigt eine ander© Ausführungsform 1a des Bekuperators 1« Hier haben die Rohre 20 einen elliptischen Querschnitt 20a« Dementsprechend ähneln die Öffnungen 22 in den Wärmeaustauschplatten 4a Schlitzen 22aο Die Grojle und Fora der öffnungen 22j 22a in den Platten 4₉ 4a kann also auf diese einfache Weise ohne .änderung des Schnittwerkzeugs oder seiner Arbeit beliebig geändert werden«

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Durch solche öffnungen wie 22 oder 22a wird die Oberfläche der Platten 4, 4a vergrößert und damit der Wärmeaustausch "beschleunigt.

-Die Öffnungen 22, 22a in den Platten 4, 4a regen das die Platten durch- oder überströmende Fluid zu Turbulenzen und damit zur Durchmischung an. Auch&adurch wird also der Wärmeaustausch verbessert.

Überraschenderweise hat sich außerdem gezeigt, daß die Oberkanten 6 von hochgestellten mit Öffnungen 22 versehenen Platten 4 viel genauer als die Oberkanten von undurchbrochenen Platten auf einer Ebene liegen. Dies ist, wie der Fachmann weiß, wichtig, wenn die Rekuperatorelemente eng aneinander montiert werden müssen.

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Claims

L RUDOLF BAUER · DIFL₀-SNG. HELMUT HUBBUCH

PATENTANWÄLTE

753 PFORZHEIM. 7.11.1974 I/K

WESTLICHES« (AM LEOPOLDPLATZ) TEL. (07231) 24SS

Patentansprüche;

Rekuperator mit aus den Rohrwänden ausgeschnittenen und hochgestellten Wärmeaustauschplatten,, dadurch gekennzeichnet, daß die geradlinig begrenzten Platten (4, 4a) Öffnungen (22, 22a) haben_o
2. Rekuperator nach Anspruch 1_S dadurch gekennzeichnet,

daß die Platten (4, 4a) aus den "beiden "breiten Längsseiten ('7, 8) eines im Querschnitt im wesentlichen rechteckigen "Streifens (2) herausragen_s in den achparallel eine Seihe nebeneinanderliegeicfer Eluidleitungsrohre (11, 12, 13, 14) eingelassen ist.
3» Rekuperator nach Anspruch 2_? dadurch gekennzeichnet,

daß die Rohre (11, 12, 13, 14) quadratischen Querschnitt haben.
4. Rekuperator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten (4, 4a) etwa zwischen 0,05 und 0,35 cm dick sind.

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5. Vorfabrikat zur Herstellung eines Rekuperators nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Streifen (2) außer den Fluidleitungsrohren (11, 12, 13, 14) vorzugsweise in der !Fortsetzung der Zwischenwände (15, 16, 17) zwischen den Fluidleitungsrohren (11, 12, 13, 14) Rohre (20) geringen Durchmessers besitzt.
6. Verfahren zur Herstellung eines Rekuperators nach einem der Ansprüche 1 bis 4 aus einem Vorfabrikat nach Anspruch

5, dadurch gekennzeichnet, daß der Streifen bis unter den inneren Rand der Rohre geringen Durchmessers schräg eingeschnitten wird, so daß die dadurch elliptisch geschnittenen Rohre nach Hochstellung der Ausschnitte als öffnungen der Wärmeaustauschplatte erscheinen.
7. Rekuperator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Streifen (2) nur über

einen Seil (A-G) seiner Länge (A-B) mit Wärmeaustauschplatten (4) besetzt ist und der nicht mit Platten (4) besetzte Teil (B-O) gegebenenfalls allseitig plan geschliffen als Steck- · oder VeMndungsteil dient.
8. Rekuperator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenkanten (6) der Wärmeaustauschplatten (4) auf einer Ebene liegen.

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