DE7407808U - Heat exchanger - Google Patents
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- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Description
Bauer-Kompressoren
8 München 7o, Wolfratshauserstrafte 34-36Bauer compressors
8 Munich 7o, Wolfratshauserstrafe 34-36
Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmeaustauscher mit mehreren* insbesondere parallel zueinander, mit Abstand voneinander angeordneten Wärmeaustauschrohren, welche an ihren Enden in jewel!« ein gemeinsames Verteiler- bzw. Sammelrohr einmünden.The invention relates to a heat exchanger with several * especially parallel to one another, at a distance from one another arranged heat exchange tubes, which at their ends in jewel! " a common manifold or collecting pipe open out.
Derartige Wärmeaustauscher finden vielfach Verwendung beispielsweise als Kühlaggregate bei Kompressoranlagen, als Kühler bei Auto" mobilen, als Luft- und Speisewasservorwärmer in Dampfkeseelanlägen und dergleichen. Dabei strömt in der Regel das zu kühlende oder zu erwärmende Medium in senkrechten Rohren und die meist gasförmigen Kühl- bzw. Erhitzungsmedien werden in waagerechter Richtung geführt. Diese Wärmeaustauscheranordnung wird als sogenannter Kreuzstrom-Wärmeaustauscher bezeichnet. Der Vorteil bei diesen Aueführungen, bei denen die Warmeaustauseherrohre oft als RippenrohreSuch heat exchangers are widely used, for example as cooling units in compressor systems, as coolers in cars " mobile, as air and feed water preheaters in steam boiler systems and the same. As a rule, that which is to be cooled or flows into it The warming medium in vertical pipes and the mostly gaseous cooling and heating media are routed in a horizontal direction. This heat exchanger arrangement is known as a cross-flow heat exchanger designated. The advantage of these designs, where the heat exchanger tubes are often finned
740/80825.7.7»740 / 80825.7.7 »
ausgebildet sind, beruht unter anderem darin, daß der WärmeübergAng bei Kreuzstrom wegen der entstehenden Turbulenz wesentlich besser als bei Parallelführung ist. Sehr oft ermöglichen Kreuzström··auch günstigere räumliche Anordnungen als andere Ausführungen.are formed, is based, among other things, on the fact that the heat transfer with cross flow is much better than with parallel guidance because of the resulting turbulence. Very often cross-currents also enable more favorable spatial arrangements than other designs.
Bei den bekannten Wärmeaustauschern der eingangs beschriebenen Gattung sind die Wärmeaustausoherrohre in der Regel als zwischen dem Verteiler- und dem Sammelrohr angeordnete gerade Rohre mit kreisförmigem oder elliptischem Querschnitt ausgebildet. Wenn man auch versucht hat, durch Verwendung von Rippenrohren den Wärmeaustausch dieser bekannten Apparate zu verbessern, so ist leicht einzusehen, daß aufgrund der durch den Abstand zwischen Verteilerund Sammelrohr begrenzten Länge der Wärmeaustauschrohre ein bestimmter Wärmeaustauschwert nicht überschritten werden kann* Will man dennoch einen größeren Wärmeaustausch erreichen, so ist es erforderlich, den Abstand von Verteiler- und Sammelrohr oder deren Länge und damit die Anzahl der Wärmeaustauschrohre zu vergrößern. Ganz abgesehen davon, daß dies einen beträchtlichen zusätzlichen Material-Pertigungs- und Montageaufwand bedeutet, ist eine derartige Vergrößerung des Wärmeaustauschers in vielen Pillen, beispielsweise bei Kraftfahrzeug-Kühlern, nicht mehr möglich.In the known heat exchangers of the type described at the outset, the heat exchange tubes are usually as between the distributor and the collecting tube arranged straight tubes formed with a circular or elliptical cross-section. If has also tried to improve the heat exchange of these known apparatus by using finned tubes, so it is easy to understand that due to the limited by the distance between the distributor and collecting tube length of the heat exchange tubes a certain Heat exchange value cannot be exceeded * Will you can still achieve a greater heat exchange, it is necessary to adjust the distance between the manifold and manifold or to increase their length and thus the number of heat exchange tubes. Not to mention the fact that this is a considerable additional Material production and assembly costs means is such an enlargement of the heat exchanger in many pills, for example in motor vehicle radiators, no longer possible.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen einfachen und wirksamen Wärmeaustauscher mit mehreren, insbesondere parallel zueinander, mit Abstand voneinander angeordneten Wärmeaustausch-Rohren, welche an ihren Enden in jeweils ein gemeinsames Verteiler- bzw. Sammelrohr einmünden, zu schaffen, welcher nicht die Nachteile der bekannten Wärmeaustauseher aufweist.The present invention is based on the object of a simple and effective heat exchanger with several, in particular parallel to each other, spaced apart heat exchange tubes, which at their ends in a common Open distribution or collecting pipe to create which does not have the disadvantages of the known heat exchangers.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Wärmeaustaus ehr öhre jeweils spiralförmig gewunden sind, wobei die Spiralwindungen der einzelnen Wärmeaustauschröhre mit Abstand voneinander angeordnet sind. Mit Vorteil verläuft dabei die Wickelachse der Spiralwindungen zumindest nahezu in Richtung der Verbindungsgeraden von Verteiler- und Sammelrohr. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind die Wärmeaustauschrohre, zumindest an ihrer äußeren Oberfläche, mit Wärmeaustauschrippen oder der-.According to the invention, this object is achieved in that the heat exchanges or ears are each wound in a spiral shape, the spiral turns of the individual heat exchange tubes at a distance from one another are arranged. The winding axis of the spiral windings advantageously runs at least almost in the direction of the straight connecting line of manifold and collecting pipe. In a particularly preferred embodiment, the heat exchange tubes are, at least on their outer surface, with heat exchange fins or the-.
17. 1 7.
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gleichen versehen.same provided.
6.6th
Dl· Erfindung ermöglicht mit einfachen Mitteln, nämlich hauptsächlich durch Wickeln der Wärmeauetauschrohre, eine überraschend stark· Vergrößerung des Wärmeaustauschi ohne daß dabei eine Vergrößerung der äußeren Umfangabmeeaungen des W&rmeaustausohers nötig ist. Infolge der Spiralwindungen wird die Länge eines vom Verteiler- sum SammelT-otr verlaufenden Wärmeaustattschrohrs gegenüber der direkten Entfernung dieser um ein vielfaches vergrößert. Es ist leicht einzusehen, daß infolge dieser Vergrößerung der Rohrlänge und damit der für den Wärmeaustausch zur Verfügung stehenden Rohroberfläohe eine wesentliche Vergrößerung des Wärmeaustausches gegenüber den bisherigen Wärmeaustausehern ermöglicht wird. Dabei erseugen die Spiralwindungen noch eine zusätzliche den Wärmeaustausch vergrößernde Turbulenz. Weisen die Wärmeaustauschrohre außerdem noeh Wärmeaustauschrippen aufs so wird durch letztere die Vergrößerung der Wärmeaustauschfläche sowie die Turbulenz im Sinne einer Optimierung des Wärmeaustausches noch weiter vergrößert. Schließlich werden bei einem erfindungsgemäßen Wärmeaustauscher im Verhältnis zu den bekannten eine geringere Anzahl von Wärmeaustausehrohren benötigt, wodurch sich die Kosten für die Montage der Wärmeaustauschrohre an dem Verteiler- und dem Sammelrohr verringert. Die Herstellung des erfindungsgemäßen Wärmeaustausehers ist einfach, da es sich dabei um das übliche Rohrwiokeln handelt, wonach die gewickelten Bohre auf übliche Weise in das Verteiler- und das Sammelrohr einlöten oder einschrauben lassen. Infolge der durch Wickel» «Pipeiefet»1'' kompakte und symmetrische Ausbildung der Wärmeauetauachrohre ist ein Wärmeaustauscher gemäß der Erfindung insbesondere auch gut als Hoehdruekkübler von Kompressoranlagen verwendbar.The invention enables, with simple means, namely mainly by winding the heat exchange tubes, a surprisingly large increase in the heat exchange without the need for an increase in the outer circumferential dimensions of the heat exchanger. As a result of the spiral windings, the length of a heat exchange tube running from the distributor sum collecting T-otr is increased many times over compared to the direct removal of this. It is easy to see that as a result of this increase in the pipe length and thus the pipe surface available for the heat exchange, a substantial increase in the heat exchange compared to the previous heat exchangers is made possible. The spiral windings create an additional turbulence that increases the heat exchange. Have the heat exchange tubes also noeh heat exchange fins on so s is further increased heat exchange by the latter increasing the heat exchange surface and the turbulence in the sense of an optimization. Finally, in a heat exchanger according to the invention, a smaller number of heat exchange tubes are required in relation to the known ones, as a result of which the costs for the assembly of the heat exchange tubes on the distributor tube and the header tube are reduced. The production of the heat exchanger according to the invention is simple, since it involves the customary tubular winding, after which the wound drill can be soldered or screwed in the usual way into the distributor and collector tubes. As a result of the compact and symmetrical design of the heat exchange tubes due to the winding "" Pipeiefet " 1 ", a heat exchanger according to the invention can also be used particularly well as a high pressure cooler in compressor systems.
Vorteilhafterweise münden die Wärmeakstausohrohre an ihren Enden jeweils, senkrecht zur Verbindungsgeraden von Verteiler- und Sammelrohr in diese ein. Bei dieser Anordnung ist es nicht erforderlieh, die gewickelten Wärmeauetauschrohre zum Anschluß an das Verteilerbzw. Sammelrohr nochmals umzubiegen. Man braucht lediglieh das Rohrende im Anschluß an die jeweils letzte Spjralwindung tangential auslaufen zu lassen und an4eiaem äußersten Ende am Verteile?- bsw. Sammelrohr ansubrIngen.The heat accumulation pipes advantageously open out at their ends each, perpendicular to the straight line connecting the manifold and collecting pipe in this one. In this arrangement, it is not necessary to use the wound heat exchange tubes for connection to the distributor or. Bend the collecting pipe again. You only need the pipe end tangentially after the last spiral turn to run out and at the extreme end at the distribution? - bsw. Attach the manifold.
Eine besonders kompakte Ausbildung des erfindungsgemäßen Wärmeaustauschers ergibt sieh, wenn die Wärmeaustauschrohre über ihre Länge, vorzugsweise lösbar, miteinander verbunden sind. Dabei sind zur Verbindung der Wärmeauetauschrohre zweckmäßigerweise zwischen diesen mit Abstand voneinander senkrecht zur Wickelachse der Spiralwindungen angeordnete Sehraubbolzen-Anerdnungen mit Pesthaltelei-■ten vorgesehen. Auf diese Weise ergibt sich ein kompaktes Wärmeaustauscherpaket, welches weitgehend schwingungsisoliert ist, sodaß merkliche Schwingungsgeräusohe sowie sonstige nachteilige Wirkungen von mechanischen Schwingungen, insbesondere mechanische Wechselbeanspruchungen des Materials, vermieden werden.A particularly compact design of the heat exchanger according to the invention results when the heat exchange tubes over their length, are preferably detachable, connected to one another. To connect the heat exchange tubes are expediently between these at a distance from one another perpendicular to the winding axis of the spiral turns Arranged visual bolt grounding with plague ■ ladders intended. This results in a compact heat exchanger package, which is largely vibration-isolated, so that noticeable vibration noises and other disadvantageous Effects of mechanical vibrations, in particular mechanical alternating stresses on the material, can be avoided.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausfuhrungsbeispiels näher erläutert. Es seigen:The invention is illustrated schematically below with reference to one in the drawing illustrated embodiment explained in more detail. There are:
gemäßen Wärmeaustauschers und Figur 2 eine Ansicht A in Richtung der Wickelachse auf dieaccording to the heat exchanger and Figure 2 is a view A in the direction of the winding axis on the
Der in der Zeichnung dargestellte Wärmeaustauscher dient beispielsweise als Hochdruckkühler für eine Kompressoranlage. Er kann in einem in der Zeichnung nicht dargestellten Gehäuse angeordnet sein.The heat exchanger shown in the drawing is used for example as a high pressure cooler for a compressor system. It can be arranged in a housing not shown in the drawing.
Xm einzelnen weist der erfindungsgemäße Wärmeaustauscher je ein Verteilerrohr 1 und Sammelrohr 2 auf. Das zu kühlende Medium, beispielsweise hövmkoniprimierte Luft tritt in Pfeilrichtung in den Einlauf stutzen 3 des Verteilerrohrs 1 ein, durchläuft anschließend erfindungsgemäß ausgebildete Wärmeaustauschrohre 4 und strömt danasfa in das SaumeIrohr 2 ein, aus welchem es durch einen Auslaßstutssn 5 wie durch den Pfeil angedeutet wieder aus dem Wärmeaustauscher entfernt wird. Während seines Durchlaufs durch die Wärmeaustauschrohre 4 wird das Medium durch ein zwischen diesen gemäß dem Doppelpfeil hindurch«strömende« Kühlmedium gekühlt.The heat exchanger according to the invention has one in each case Distribution pipe 1 and manifold 2. The medium to be cooled, for example Highly compressed air enters the in the direction of the arrow Inlet connector 3 of the manifold 1, then passes through according to the invention formed heat exchange tubes 4 and flows danasfa into the SaumeIrohr 2, from which it is through an outlet portssn 5 again from the heat exchanger as indicated by the arrow Will get removed. During its passage through the heat exchange tubes 4, the medium is through one between them Cooling medium “flowing” through it as indicated by the double arrow.
Die Wärmeaustausehrohre 4 sind jeweils spiralförmig gewunden, wobei die Spiralwindungen der einzelnen Wärmeaustauschrohre mit einem Abstand a voneinander angeordnet sind. Der AbBtand a derThe heat exchange tubes 4 are each spirally wound, wherein the spiral turns of the individual heat exchange tubes are arranged at a distance a from one another. The distance a the
744HFtM ti, 7. It744HFtM ti, 7. It
'- 5'J '- 5' J
Spiralwindungen ermöglicht ein vollständiges Umspülen dieser durch da« Kühlmedium. Die Wickelachse der Spiralwindungen verläuft in Richtung der Verbindungsgeraden von Verteilerrohr 1 und Samelrohr Die «inander benachbarten spiralförmigen Wärmeaustauschrohre 4 sind alt einen Abstand b voneinander angeordnet.Spiral windings allow this to be completely flushed through da «cooling medium. The winding axis of the spiral turns runs in the direction of the straight line connecting the distributor pipe 1 and the collector pipe The helical heat exchange tubes 4 adjacent to one another are old arranged a distance b from each other.
Zur Verbesserung des Wärraoaustausches weisen die Wärmeaustausohrohre4 an ihrer äußeren Oberfläche Wärmeaustauschrippen 6 auf. Der Übersichtlichkeit halber sind die Wärmeaustauschrippen 6 nur bei einem Wärmeaustauschrobr 4 lediglich angedeutet. In gleichem Sinne sind j in der Zeichnung der Einfachheit halber nur drei erfindungsgemäße I Wärmeaustauschrtfodargestellt. Es versteht sich, daß der Raum zwischen^ diesen ebenfalls mit Wärmeaustauschrohren versehen ist. jTo improve the heat exchange, the heat exchange pipes4 heat exchange fins 6 on their outer surface. The clarity For the sake of this, the heat exchange fins 6 are only indicated in the case of a heat exchange tube 4. In the same sense, j In the drawing, for the sake of simplicity, only three heat exchangers according to the invention are shown. It goes without saying that the space between ^ this is also provided with heat exchange tubes. j
Die Enden der Wärmeauetaueehröhre 4 laufen jeweils aus der Spirale tangential aus und münden senkrecht zur Verbindungsgeraden von Verteilerrohr 1 und Samnelrohr 2 in diese ein. Dadurch ergibt sich eine einfache Ausbildung der Wärmeaustauschrohre 4 sowie darüberhinaus eine aufgrund der leichten Zugängliehkeit einfache Montage dieser an den Verteilerrohr 1 sowie dem Sammelrohr 2. Die Wärmeaustauschrohre 4 sind in das Verteilerrohr 1 und das Sammelrohr 2 eingelötet oder eingeschraubt. The ends of the heat condensation tube 4 each run out of the spiral tangentially and open perpendicular to the straight line connecting the manifold pipe 1 and collecting pipe 2 into this. This results in a simple design of the heat exchange tubes 4 and, moreover, a simple assembly of these due to the easy accessibility to the manifold 1 and the manifold 2. The heat exchange pipes 4 are soldered or screwed into the manifold 1 and the manifold 2.
Die Vfärmeaustau8chrohre 4 sind über ihre Länge lösbar miteinander verbunden» was der besseren Übersichtlichkeit halber nur in Figur 2 dargestellt ist. Zur Verbindung der Wärmeaustauschrohre sind zwischen diesen mit Abstand voneinander senkrecht zur Wickelaehse der Spiralwindungen angeordnete Schraubbolzenanordnungen 7 mit Pesthalteleisten 8 vorgesehen. Zur Vergrößerung der Steifheit des so erhaltenen Wärmeaustauscherpakets sind die Festhalteleisten 8 als durchgehende Leisten ausgebildet, wobei eine Leiste jeweils sämtliche Sehraubbolzen-Anordnungen 7 zwischen zwei benachbarten spiralförmigen Wäreoaustauschrohren 4 aufnimmt.The Vfärmeaustau8chrohre 4 can be detached from one another over their length connected »which is only shown in Figure 2 for the sake of clarity. To connect the heat exchange pipes are between these at a distance from each other perpendicular to the winding axis of the spiral turns arranged bolt assemblies 7 with plague retaining strips 8 provided. To increase the rigidity of the heat exchanger package obtained in this way, the retaining strips 8 are continuous Formed strips, with a strip each having all visual pin arrangements 7 between two adjacent spiral heat exchange tubes 4 receives.
Bei einem gebauten Wärmeaustauscher der beschriebenen Art betrug der Abstand zwischen dem Verteilerrohr 1 und dem SammeIrohr 2 600 Der Durchmesser der Wärmeaustauschrohre 4 betng außen 15 mm und innen 13 mm. Der Durchmesser der Spiralwindungen der Wäraeaustauioh·In a built heat exchanger of the type described, the distance between the distributor pipe 1 and the collecting pipe 2 was 600 The diameter of the heat exchange tubes 4 betng outside 15 mm and inside 13 mm. The diameter of the spiral turns of the heat exchange
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rohr« Ί betrug 110 nun. Dabei ergab sich eine gestreckte Länge, ein·· Wärmeaus tauscinrohrs 4 von 6m.pipe «Ί was 110 now. This resulted in a stretched length, a Heat exchange tube 4 of 6m.
Es soll noch besonders darauf hingewiesen werden, daß der Schutzbereich der Erfindung nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt ist, bei welchen die Wickelachsen der spiralförmigen Wärmeaustauschrohre im wesentlichen in einer Ebene liegen. Die Erfindung umfaßt nämlich grundsätzlich auch Wärmeaustausche!; bei denen die spiralförmigen Austauschrohre in mehreren, beispielsweise zwei, Reihen angeordnet sind, wobei die Wärmeaustaueehröhre einer Reihe zweckmäßigerweise gegenüber denen der benachbarten Reihe jeweils versetzt sind. '~It should be pointed out that the protection area of the invention does not apply to the illustrated embodiment is limited, in which the winding axes of the spiral heat exchange tubes lie essentially in one plane. The invention basically also includes heat exchanges !; in which the spiral exchange tubes in several, for example two, rows are arranged, with the heat exchange tube one row are expediently offset from those of the adjacent row. '~
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