Die vorliegende Erfindung betrifft Wärmetauscher für Fluide, die als inkompatibel bezeichnet werden. Darunter sind Fluide zu verstehen, die in der Lage sind, bei gegenseitigem Kontakt auf gefährliche Weise zu reagieren, beispielsweise durch Entzündung&sub1; oder auch Fluide, die in der Lage sind, bei Vermischung unter bestimmten Bedingungen toxische Verbindungen oder Verbindungen mit anderen nachteiligen Eigenschaften zu bilden.

Um einen wirksamen Wärmeaustausch zu gewährleisten, wurden Wärmetauscher vorgeschlagen, enthaltend einen Behälter, dessen eine Seite offen ist und an den ein Kollektor angeflanscht ist, an dem wiederum haarnadelförmige Rohre befestigt sind, wobei sich die Rohre in den Behälter hinein erstrecken.

In dieser bekannten Ausführung zirkuliert ein erstes Fluid in dem Behälter, der Ablenkelemente enthalten kann, während ein zweites Fluid in den Rohren zirkuliert, wobei dieses zweite Fluid jeweils an einem Rohrende über einen Kollektorbehälter zugeführt und am anderen Rohrende über einen zweiten Kollektorbehälter abgeführt wird.

Die bekannten Wärmetauscher des oben genannten Typs sind im Hinblick auf das von ihnen gebotene Wärmeaustauschvermögen zufriedenstellend, aber es können Leckagen auftreten, insbesondere in Höhe der Rohransätze, die sich in den Kollektoren befinden, welche den Behälter abschließen, in dem das erste Fluid zirkuliert. Außerdem können Leckagen durch Durchlöcherung von dünnwandigen Rohren auftreten, die im allgemeinen eine Dicke in der Größenordnung von 0,6 bis 0,8 mm aufweisen.

Tatsächlich hat die Erfahrung gezeigt, daß einige Fluide Verunreinigungen mit sich führen, vor allem Metallspäne. Dies ist bei Schmiermitteln für Zahnradmechanismen der Fall. Es kommt manchmal vor, daß Späne an einem festen Ort im Kreislauf des Wärmetauschers verbleiben, wobei sie einer Bewegung ausgesetzt sind, welche eine Fräswirkung hervorruft, die zur Durchlöcherung der betreffenden Leitungswand führen kann.

Die heutigen Sicherheitsanforderungen, insbesondere in der Luft- und Raumfahrtindustrie, führen dazu, daß einige Vorrichtungen, wie Wärmetauscher, mehrere hunderttausend Stunden lang funktionieren müssen, ohne daß durch ihre Schuld eine Störung auftritt.

Auf diese Weise hat sich gezeigt, daß das oben dargelegte Problem bezüglich der Betriebssicherheit bei gleichzeitig sehr hohem Wirkungsgrad hinsichtlich des Wärmeaustauschs dazu geführt hat, daß Wärmetauscher mit Rohrbündeln nicht mehr verwendet werden.

Mit der Erfindung wird ein neuer Wärmetauscher geschaffen, der die oben genannten Nachteile berücksichtigt und dessen Ausführung bewirkt, daß jegliches Zusammentreffen der verschiedenen Fluide wirksam verhindert wird, wobei jegliche Leckage nur zur Außenseite des Wärmetauschers hin erfolgen kann, selbst wenn einige der in ihm enthaltenen Leitungswände einem möglichen Abrieb unterliegen.

Es ist bereits zu diesem Thema durch die Patentschrift US-A-3 120 868 ein ringförmiger Sicherheitswärmetauscher für inkompatible Fluide bekannt, der aus einem Hohlkörper besteht, welcher an einem Ende durch einen Boden abgeschlossen ist, wobei der genannte Körper eine dicht abschließende Flasche enthält, an der er fest und dicht abschließend befestigt ist, und die Wände der Flasche seitlich mit Wärmeübergangselementen versehen sind, so daß die genannte Flasche eine Trennwand zwischen einem ersten und einem zweiten Fluid bildet, wobei das erste Fluid auf der einen und das zweite Fluid auf der anderen Seite ihrer Wände zwischen einem Eintrittskanal und einem Austrittskanal des Körpers für das eine Fluid und zwischen einer Eintrittsleitung und einer Austrittsleitung für das andere Fluid zirkulieren, wobei die genannten Wärmeübergangselemente den Wärmeübergang zwischen den Fluiden durch die Dicke der Flasche hindurch sicherstellen, an der sie befestigt sind.

Erfindungsgemäß weist die dicht abschließende Flasche einen Hülkörper auf, dessen eines Ende durch einen Boden abgeschlossen ist und dessen anderes Ende einen Flansch aufweist, der dicht abschließend an einer Stützfläche anliegt, die an dem Ende des Hohlkörpers vorgesehen ist, das nicht durch den Boden abgeschlossen ist, wobei der Hüllkörper der Flasche aus zwei rohrförmigen Teilen besteht, zwischen denen ein ringförmiger Freiraum ausgespart ist, der mit einem im Flansch vorgesehenen Ausleitungskanal ins Freie verbunden ist.

Verschiedene andere Merkmale der Erfindung gehen im übrigen aus der folgenden detaillierten Beschreibung hervor.

Die Ausführungsformen des Gegenstands der Erfindung werden als nicht einschränkende Beispiele in den beigefügten Zeichnungen dargestellt.

Es zeigen:

- Fig. 1 eine Schnittansicht einer Ausführungsform des Wärmetauschers der Gegenstand der Erfindung ist,

- Fig. 2 eine teilweise Schnittansicht einer vorteilhaften Ausführungsform eines der in Fig. 1 gezeigten Elemente,

- Fig. 3 einen Halbschnitt in vergrößertem Maßstab, gesehen im wesentlichen entlang der Schnittlinie III-III von Fig. 2,

- Fig. 4 einen Halbschnitt analog zu Fig. 3 mit einer Variante,

- Fig. 5 eine Schnittansicht analog zu Fig. 1 mit einer Weiterbildung der Erfindung,

- Fig. 6 eine Ansicht, gesehen entlang der Schnittlinie VI-VI von Fig. 5,

- Fig. 7 eine teilweise Schnittansicht des Wärmetauschers nach Fig. 5 in einer Ausführung, die eine Weiterbildung der Erfindung darstellt,

- Fig. 8 eine Schnittansicht, gesehen entlang der Schnittlinie VIII-VIII von Fig. 7,

- Fig. 9 eine teilweise Schnittansicht, die die Weiterbildung von Fig. 5 in einer Ausführung analog zu der von Fig. 1 darstellt,

- Fig. 10 eine teilweise Schnittansicht analog zu Fig. 9, die eine zusätzliche Weiterbildung der Erfindung darstellt,

- Fig. 11 eine teilweise Schnittansicht analog zu Fig. 9, die eine vereinfachte Ausführungsform darstellt, und

- Fig. 12 einen Querschnitt, gesehen entlang der Linie XII-XII von Fig. 5, der eine besondere Querschnittsform des Wärmetauschers von Fig. 1 bis 11 darstellt.

Der in der Zeichnung gezeigte Wärmetauscher weist einen Körper oder Mantel 1 auf, der durch Gießen eines Metalls hergestellt wird, beispielsweise aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung, aus Inconel oder auch durch spanende Bearbeitung, entweder aus einer Leichtmetall-Legierung oder aus Edelstahl, aus Titan oder einem anderen für die beabsichtigte Verwendung geeigneten Metall.

Der Körper 1 begrenzt einen Mantel 2 von allgemein zylindrischer Form, der an einem Ende von einem Boden 3 abgeschlossen wird, der zusammen mit dem Mantel 2 aus einem Stück hergestellt ist.

Der Körper 1 begrenzt in seinem Inneren eine zylindrische Wand 4, die an ihren Enden Verteilungs- und Kollektoraussparungen 5 und 6 aufweist. Die Aussparung 6 ist ringförmig, während sich die Aussparung 5 auch nur auf einem Bruchteil des Umfangs der zylindrischen Wand 4 erstrecken kann.

Die Aussparungen 5 und 6 sind mit einem Eintrittskanal 7 bzw. einem Austrittskanal 8 verbunden, welche dazu bestimmt sind, an zu einem Zuführungsund Ableitungssystem führende Anschlüsse angeschlossen zu werden, welche hier nicht dargestellt sind.

In der dargestellten Ausführung ist der Körper 1 mit einem Befestigungsflansch 9 versehen, der dazu bestimmt ist, auf eine Halterung beliebiger Art montiert zu werden, die hier nicht dargestellt ist.

Der Körper 1 könnte, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, Bestandteil eines Motorgehäuses oder einer anderen derartigen Vorrichtung sein.

Das Ende des dem Boden 3 gegenüberliegenden Körpers 1 begrenzt eine Stützfläche 10 für einen Flansch 11, der an einem Ende eines durch einen Boden 13 abgeschlossenen Hüllkörpers 12 gebildet wird, wobei eine dicht abschließende Flasche gebildet wird. Der Hülörper 12, der Flansch 11 und der Boden 13 bilden ein einziges Teil, vorzugsweise aus einer Leichtmetall-Legierung, das durch ein Verfahren zur spanenden Bearbeitung hergestellt wird, welches sicherstellt, daß die Wand des Hüllkörpers relativ dick ist und immer dicker als die durch Berechnung ermittelte Dicke, die zum Widerstand gegen mechanische Beanspruchungen erforderlich ist und in einer Größenordnung von mindestens 2 bis 3 mm liegt.

Das Bearbeitungsverfahren zur Herstellung des Hüllkörpers 12, des Bodens 13 und des Flansches 11 wird unter denjenigen ausgewählt, bei denen kein Riß in der Trennwand zwischen den Fluiden entstehen kann, die durch diese Anordnung in Form der oben genannten Flasche gebildet wird.

Die spanende Bearbeitung eines massiven Teils stellt eine geeignete Ausführungsart dar, ebenso eine Ausführung durch Walzen des Hüllkörpers und Anschweißen des Bodens. Ein Drück- oder Schmiedeverfahren kann gleichfalls verwendet werden.

Eine Dichtung 14, beispielsweise in O-Ring-Form, wird zwischen dem Flansch 11 und der Stützfläche 10 des Körpers 1 eingefügt.

Wie die Zeichnung zeigt, werden die jeweiligen Abmessungen des Hüllkörpers 12 und des Körpers 1 so gewählt, daß zwischen der Innenwand von Boden 3 und der Außenwand von Boden 13 sowie zwischen der Außenwand des Hüllkörpers 12 und der Innenwand des Mantels 2 von Körper 1 ein Zwischenraum 15 verbleibt.

Wärmeübergangselemente 16, beispielsweise aus einem wellenförmigen Band, aus Rippen, Spitzkeilen oder anderen derartigen Elementen gebildet, stehen von der Innenwand des Hüllkörpers ab, gleichfalls stehen Wärmeübergangselemente 17 von der Außenwand des genannten Hüllkörpers 12 ab und erstrecken sich über dessen gesamte Nutzlänge.

Wenn die Wärmeübergangselemente 16 und 17 aus wellenförmigen Bändern gebildet werden, die in der Technik der Wärmetauscher hinlänglich bekannt sind, sind diese mit dem Hüllkörper 12 beispielsweise durch Löten verbunden. Wenn sie aus Rippen oder Fingern bestehen, werden sie durch spanende Bearbeitung, beispielsweise durch Fräsen in einem Bearbeitungszentrum hergestellt, mittels dessen die zum Teil durch den Hüllkörper 12 und den Boden 13 gebildete Trennwand zwischen den Fluiden gefertigt wird. Man würde den Rahmen der Erfindung nicht verlassen, wenn der Hüllkörper 12 und die Wärmeübergangselemente durch Gießen, Schmieden, Strangpressen oder ein anderes Verfahren hergestellt werden.

Die Wärmeübergangselemente 17 sind von einem Mantel 18 umgeben, der aus Metall oder eventuell aus Kunststoff bestehen kann und der sich über die gesamte Nutzlänge der genannten Wärmeübergangselemente 17 erstreckt, wobei ein ringförmiger Freiraum zwischen der Innenwand des Flansches 11 einerseits und der Innenwand des Bodens 3 von Körper 1 andererseits freibleibt

Eine Dichtung 19 wird vorzugsweise zwischen dem Mantel 18 und der zylindrischen Wand 4 des Mantels 2 eingefügt, wobei diese Dichtung nur eine relative Dichtigkeit gewährleisten kann.

In gleicher Weise wie oben bezüglich der Wärmeübergangselemente 17 beschrieben, ist im Inneren der Wärmeübergangselemente 16 ein zweiter Mantel 20 angeordnet. Der zweite Mantel 20 erstreckt sich über die gesamte Nutzänge der Wärmeübergangselemente 16 und ruht in einem Abstich 21 eines Verteierdeckeis 22, der an der Außenwand des zuvor bereits beschriebenen Flansches 11 anliegt

Zwischen dem Verteierdeckel 22 und dem Flansch 11 ist eine Dichtung 23 eingefügt, und Befestigungs- und Klemmittel 24, beispielsweise Schrauben oder Bolzen, stellen die Befestigung des Verteilerdeckeis 22 am Flansch 11 und die Befestigung dieses Flansches am Körper 1 sicher.

Der Verteilerdeckel 22 begrenzt eine Eintrittsleitung 25, vorzugsweise koaxial zum Hüllkörper 12 und einen Ringkollektor 26, der mit dem ringförmigen Freiraum 27 verbunden ist, welcher vom zweiten Mantel 20 und der Innenwand des Hüilkörpers 12 begrenzt wird.

Der Kollektor 26 führt zu einer Austrittsleitung 28.

Der oben beschriebene Wärmetauscher ist im wesentlichen dazu gedacht, en Wärmeaustausch zwischen inkompatiblen Fluiden zu ermöglichen, das heißt zwischen Fluiden, die unter gar keinen Umständen miteinander in Kontakt gebracht werden dürfen, wie dies bei einem Treibstoff, wie beispielsweise Kerosin, und dem Schmieröl für Teile eines Triebwerks oder Getriebes der Fall sein kann, wenn diese beiden Fluide sehr unterschiedliche Temperaturen aufweisen und beispielsweise das Öl durch den dem Triebwerk zugeführten Treibstoff gekühlt werden muß.

Das erste Fluid, beispielsweise der Treibstoff, wird dem Wärmetauscher über die Eintrittsleitung 25 in Richtung des Pfeils F&sub1; zugeführt; es wird dann in den Freiraum 27 geleitet, der vom zweiten Mantel 20 und der Außenwand des Hüllkörpers 12 begrenzt wird und die Wärmeübergangselemente 16 enthält.

Dieses erste Fluid wird dann dem Ringkollektor 26 und anschließend der Austrittsleitung 28 zugeführt.

Das zweite Fluid, beispielsweise ein Schmierstoff, wird in Richtung von Pfeil F&sub2; dem Eintrittskanal 7 zugeführt, der es zur ringförmigen Aussparung 6 leitet, die einen Verteiler bildet, welcher dieses Fluid verteilt und es in das Innere des Mantels 18 leitet, wobei es somit an der Außenseite des Hüllkörpers 12 an den Wärmeübergangselementen entlangfließt, die dieser Hüllkörper trägt.

Der Freiraum 15, der den Boden 13 des Hüllkörpers 12 vom Boden 3 des Körpers 1 trennt, bildet den Kollektor für das zweite Fluid, das somit zur Aussparung 5 und dann in den Austrittskanal 8 geleitet wird.

Die vorstehende Beschreibung zeigt, daß zwischen den Kreisläufen für das erste und für das zweite Fluid keinerlei Verbindung bestehen kann. Eine Leckage könnte nur zwischen dem Flansch 11 und der Stützfläche 10 des Körpers 1 auftreten, wenn die Dichtung 14 defekt wäre, aber in diesem Fall würde das zweite Fluid nach außen abgeführt, ohne mit einem Teil des Kreislaufs für das erste Fluid in Verbindung kommen zu können.

Auf gleiche Weise könnte eine Leckage im Kreislauf des ersten Fluids nur zwischen der Außenseite des Flansches 11 und der Dichtung 23 des Verteilerdeckeis 22 auftreten. In diesem Fall würde die Leckage, die durch einen Defekt der Dichtung 23 verursacht wäre, das erste Fluid nur nach außen leiten, ohne daß dieses erste Fluid auf irgendeine Weise in den Kreislauf des zweiten Fluids gelangen könnte.

Im beschriebenen Beispiel erfolgt die Zirkulation der beiden Fluide im Gegenstrom. Man würde den Rahmen der Erfindung nicht verlassen, wenn eine andere Art der Zirkulation bei Einsatz von in der Technik üblichen Mitteln verwendet würde. Es ist insbesondere möglich, an den Enden bestimmter Wärmeübergangselemente Zwischenwände anzuordnen, um eine Zickzack-Zirkulation des einen und/oder des anderen Fluids zu erreichen.

Der Mantel 18 kann im Verhältnis zum Mantel 2 und zu den Wärmeübergangselementen 16 frei sein oder fest mit dem Mantel 2 verbunden sein und im Verhältnis zu den Wärmeübergangselementen 16 frei sein, oder der Mantel 18 kann fest mit den Wärmeübergangselementen 16 verbunden sein und im Verhältnis zum Mantel 2 frei sein. Der Mantel 18 kann auch weggelassen werden, wenn die Länge der Verteileraussparungen 6 im Verhältnis zur Länge der Wärmeübergangselemente 16 gering ist; dies ist für die Wärmeübergangselemente 16a in der Ausführungsform gezeigt, die im folgenden unter Bezugnahme auf Fig. 5 beschrieben ist.

Gleichfalls ist der zweite Mantel 20 so vorgesehen, daß er im Verhältnis zu den Wärmeübergangselementen 16 verschoben werden kann, oder wenn er mit diesen fest verbunden ist, daß er im Verhältnis zum Abstich 21 verschoben werden kann; dies ist auch der Fall, um Beanspruchungen zu vermeiden, die durch unterschiedliche Wärmedehnung entstehen können.

Wie bereits oben erläutert, weist der Hüllkörper 12 eine dicke Wand auf, beispielsweise in der Größenordnung von 2 bis 3 mm, um das Risiko des Kontakts zwischen dem ersten und dem zweiten Fluid zu verringern oder sogar auszuschließen.

Damit das Risiko eines unbeabsichtigten Zusammentreffens in noch größerem Maße ausgeschlossen werden kann, zeigen Fig. 2, Fig. 3 und Fig. 4 Mittel, die weitere Ausbildungen der Erfindung darstellen, durch welche dicke und gut wärmeleitfähige Wände erzielt werden können.

Nach Fig. 2 und Fig. 3 besteht der Hüllkörper 12a der Flasche aus zwei rohrförmigen Teilen 29, 30, zwischen denen ein ringförmiger Freiraum 31 ausgespart bleibt. Die rohrförmigen Teile 29, 30 sind untereinander zumindest über den größten Teil ihrer Länge durch wärmeleitende Teile 32 verbunden, beispielsweise durch gewellte oder auf andere Weise geformte Bänder, welche angelötet oder auf andere Weise an den genannten rohrförmigen Teilen 29, 30 befestigt sind.

Im übrigen sind die rohrförmigen Teile untereinander zumindest an ihren Enden durch angelötete oder angeschweißte Ringe 33, 34 verbunden, so daß eine absolute Dichtigkeit gewährleistet ist.

Verschiedene Mittel der Technik sind hinlänglich bekannt, um ein solches Ergebnis zu erreichen, beispielsweise das Elektronenstrahlschweißen.

Der ringförmige Freiraum 31 ist vorteilhafterweise mit einem im Flansch 11 vorgesehenen Ausleitungskanal ins Freie 35 verbunden. Auf diese Weise gelangt bei einer Leckage an einem der rohrförmigen Teile 29 oder 30 das erste Fluid F&sub1; oder das zweite Fluid F&sub2; in die ringförmige Kammer 31 und wird über den Ausleitungskanal ins Freie 35 abgeführt, was eine sofortige Entdeckung des Defekts ermöglicht.

Fig. 4 zeigt, daß die wärmeleitenden Teile 32 als Rippen 32a ausgeführt sein können, wobei sie gleichzeitig mit einem der rohrförmigen Teile 29 oder 30 durch Gießen so hergestellt werden können, daß der ringförmige Freiraum 31 in Längskanäle 31a unterteilt wird.

Fig. 5 zeigt eine Weiterbildung der Erfindung, welche die Herstellung von Wärmetauschern für große Durchflußmengen ermöglicht.

In dieser Ausführung weist der Hüllkörper 12, der so ausgeführt ist, wie dies unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben ist, an seinem offenen Ende einen Kranz 36 auf, auf dem eine dickwandige Muffe 37 zentriert ist, das heißt ihre Dicke entspricht der des Hüllkörpers 12.

Dichtungsringe 38, die eine absolute Dichtigkeit gewährleisten, werden zwischen dem Kranz 36 und der Muffe 37 eingefügt, deren freies Ende einen Flansch 39 bildet, welcher mit Dichtungsringen 40 versehen ist, welche auf einer Stützfläche 41 am Ende 1a von Körper 1 ruhen. Die Dichtungen 40 gewährleisten ebenfalls eine absolute Dichtigkeit.

In dieser Ausführung ist der Körper 1 mit einem abnehmbaren Boden 3a versehen, der beispielsweise mittels Schrauben unter Zwischenfügung von eine absolute Dichtigkeit gewährleistenden Dichtungsringen 42 auf dem Körper 1 befestigt ist.

Der Hüllkörper 12 ist, wie in der Ausführung nach Fig. 1, mit Wärmeübergangselementen 16 und 17 versehen, und auf gleiche Weise ist die Muffe 37 mit Wärmeübergangselementen 16a bzw. 17a versehen, die sich jeweils auf einer ihrer beiden Seiten erstrecken.

Die Wärmeübergangselemente 17, 17a stützen sich gegen die Innenwand 43 und die Außenwand 44 eines Teils ab, das eine Ringleitung 45 bildet, die sich von einer Verteilungskammer 46 aus in den Eintrittskanal 25 des Körpers 1 erstreckt.

Die Zeichnung zeigt, daß Dichtungen 47 zwischen der Innenwand der Eintrittsleitung 25 und der Außenwand der Verteilungskammer 46 angebracht sind.

Die hierdurch erzielte Dichtigkeit ist nicht zwangsläufig absolut zu sein.

Das Ende 1a von Körper 1 bildet eine Austrittskammer 48, die mit einer Austrittsdüse 49 versehen ist.

Zumindest eine Öffnung so ist zwischen der Kammer 46 und der Ringleitung 45 vorgesehen, um die Kammer 48 mit einer Kammer 51 zu verbinden, die wiederum mit den ringförmigen Freiräumen verbunden ist, welche die Innenwand 43 und die Außenwand 44 der Leitung 45 von der Außenseite des Hüllkörpers 12 und von der Innenseite der Muffe 37 trennen.

Die vorstehende Beschreibung zeigt, daß die Wände 43, 44 zusätzlich zu den im folgenden beschriebenen Funktionen die Funktion des Mantels 18 bzw. 20 der Ausführung nach Fig. 1 erfüllen.

Das die Kammer 46 und die Wände 43, 44 der Ringitung 45 begrenzende Teil kann, je nach Temperatur der zur Bespülung bestimmten Fluide, auf verschiedene Weise, beispielsweise aus Metall oder aus einem Verbundstoff oder Kunststoff, hergestellt werden. Vorzugsweise wird dieses Teil aus einem wenig wärmeleitfähigen Material hergestellt, was so erreicht werden kann, wie im folgenden unter Bezugnahme auf Fig. 7 beschrieben ist.

Die Zeichnung zeigt, daß die Ringitung 45 an ihrem der Kammer 46 gegenüberliegenden Ende geöffnet ist, so daß das Fluid, das dem Eintrittskanal 25 in Richtung des Pfeils F&sub2; zugeführt wird, in das Innere der Ringitung 45 geleitet wird, aus dieser an deren offenem Ende austritt, wie dies die Pfeile zeigen, dann im Gegenstrom zur Austrittskammer 48 geleitet wird, wobei es den Wärmeübergangselementen 17 und 17a folgt.

Aufgrund der geringen Wärmeleitfähigkeit der Wände 43 und 44 erfolgt zwischen dem Fluid, das zwischen den genannten Wänden zirkuliert, und dem anschließend an der Außenseite dieser Wände zirkulierenden Fluid kein nennenswerter Wärmeaustausch.

Um dem zu entsprechen, was in der vorstehenden Beschreibung im Zusammenhang mit der Funktionsweise des Wärmetauschers von Fig. 1 dargelegt wurde, wird davon ausgegangen, daß es sich bei dem in Richtung des Pfeils F&sub2; zirkulierenden Fluid um das zweite Fluid, beispielsweise ein Schmiermittel, handelt, das von einem ersten Fluid, beispielsweise einem Treibstoff, der den Verbrennungskammern eines Triebwerks zugeführt werden soll, gekühlt werden muß.

Das erste Fluid wird in der Ausführung nach Fig. 5 dem Eintrittskanal 7 in Richtung des Pfeils F&sub1; zugeführt. Dieses erste Fluid wird, wie die Pfeile zeigen, so geführt, daß es entlang den Wärmeübergangselementen 16a um die Muffe 37 herum im Gegenstrom zum erstgenannten Fluid zirkuliert, das entlang den Wärmeübergangselementen 17a zirkuliert.

Das erste Fluid wird auf diese Weise zu einem Durchlaß 52 geführt, der im Boden 3a vorgesehen ist und zu einer mittleren Öffnung 53 führt, die im Inneren der durch den Hüllkörper 12 gebildeten Flasche mündet, das heißt im Inneren des Mantels 20, der von den am genannten Hüllkörper 12 befestigten Wärmeübergangselementen 16 umgeben ist.

Das erste Fluid wird auf diese Weise bis zum Boden 13 der Flasche geleitet, von wo aus es in das Innere des Mantels 20 geleitet wird; dieses erste Fluid zirkuliert dann entlang den Wärmeübergangselementen 16 gegen die Außenwand des Hüllkörpers 12, das heißt, daß das erste Fluid also im Gegenstrom in bezug auf das zweite Fluid zirkuliert, welches in Richtung des Pfeils F&sub2; entlang den Wärmeübergangselementen 17 zirkuliert, die von der Außenwand des Hüllkörpers 12 getragen werden.

Das erste Fluid wird schließlich in einen Kollektor 54 (Fig. 5 und Fig. 6) geleitet, der vom abnehmbaren Boden 3a begrenzt wird, und wird auf diese Weise zum Austrittskanal 8 des Körpers 1 geführt.

Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, zirkuliert das erste Fluid immer auf der Außenseite der Muffe 37 und auf der Innenseite des Hüllkörpers 12, so daß eine absolute Dichtigkeit nur zwischen diesen beiden Teilen erforderlich ist, das heißt auf Höhe der Dichtungsringe 38 und auch zwischen der Muffe 37 und der Stützfläche 41 am Ende 1a des Körpers, was durch die Dichtungsringe 40 gewährleistet wird.

Das zweite Fluid seinerseits zirkuliert nur auf der Innenseite der Muffe 37 und auf der Außenseite des Hüllkörpers 12. Das Risiko eines Kontakts beider Fluide ist auf diese Weise extrem gering, da er nur entweder durch eine eventuelle Porosität der Muffe 37 oder des Hüllkörpers 12 oder durch eine unvermittelt durch das Vorhandensein eines Fremdkörpers bewirkte Durchlöcherung entstehen kann.

Aus der nachfolgenden Beschreibung geht hervor, wie auch dieses Risiko ausgeschaltet werden kann.

Um die Dichtigkeit zwischen der Muffe 37 und dem Hüllkörper 12 noch weiter zu verbessern, ist es vorteilhaft, den Kranz 36 mit dem Ende der Muffe 37 durch eine Schweißung 55 (Fig. 9) zu verbinden, deren gute Ausführung leicht durch in der Technik bekannte Verfahren geprüft werden kann.

In diesem Fall, ist es auch vorteilhaft, wie in Fig. 9 dargestellt, daß der Flansch 39a der Muffe 37 zwischen den komplementären Flanschen 56 am Körper 1 und 57 am Ende 1a dieses Körpers eingeklemmt wird, das heißt, es wird zum Halten der Muffe 37 dasselbe Mittel verwendet, das in Fig. 1 zum Halten des Hüllkörpers 12 dargestellt ist.

Gleichfalls wie in Fig. 1 sind Dichtungen 14 und 23 vorgesehen, die gegen den Flansch 39a gedrückt werden. Gemäß dieser Ausführung ergäbe sich die einzige Leckagemöglichkeit für das Fluid F&sub1; zwischen dem Flansch 39a und dem Flansch 56, das heißt zur Außenseite des Körpers 1 des Wärmetauschers hin; gleichfalls ergäbe sich die einzige Leckagemöglichkeit für das Fluid F&sub2; zwischen dem Flansch 39a und dem Flansch 57, das heißt ebenfalls zur Außenseite des Wärmetauschers hin.

In der vorstehenden Beschreibung wurde gezeigt, daß es vorteilhaft ist, den Wärmeaustausch zwischen der Ringleitung 45 und den Wärmeübergangselementen 17 und 17a, welche mit dem Hüllkörper 12 bzw. mit der Innenwand der Muffe 37 verbunden sind, so weit wie möglich zu verringern.

Fig. 7 und Fig. 8 zeigen eine Ausführung, mit der dieser Wärmeaustausch auf einen sehr geringen Wert reduziert werden kann. In diesem Fall ist das Teil, welches die ringförmigen Wände 44 und 45 begrenzt, so ausgebildet, daß die genannten Wände durch je zwei konzentrische, mit Abstandsstücken 58 auf Abstand gehaltene Rohre 44a, 44b und 45a, 45b gebildet werden.

Zumindest eines der Rohre 44a-45b weist eine oder mehrere Öffnungen 59 auf, so daß das Fluid F&sub2;, das im Inneren der Ringleitung 45 oder außerhalb dieser Leitung zirkuliert, den Raum ausfüllt, der die konzentrischen Rohre 44a, 44b einerseits und 45a, 45b andererseits trennt.

Die Öffnungen 59 sind klein vorgesehen, damit die Zirkulation des im Inneren der genannten konzentrischen Rohre enthaltenen Fluids möglichst gering oder sogar Null ist; auf diese Weise bildet das Fluid selbst einen Wärmeschild, indem es die Wärmeleitung verringert.

Fig. 7 und Fig. 8 zeigen auch eine Ausführung, die ein Entweichen des einen und/oder anderen Fluids F&sub1;, F&sub2; zur Außenseite des Wärmetauschers hin erlaubt, wenn die Muffe 37 wie unter Bezugnahme auf Fig. 5 beschrieben montiert ist, das heißt, wenn sie sich über Dichtungen 38 auf dem Kranz 36 des Hüllkörpers 12 abstützt und wenn sie sich im übrigen über Dichtungen 40 auf der Stützfläche 41 abstützt.

Dazu weist die Muffe 37, die aus demselben Grund wie der Hüllkörper 12 relativ dick ausgeführt ist, weiterhin einen Längssteg 60 auf, der von einem Kanal 61 durchbohrt ist, welcher mit zwischen den Dichtungen 40 einerseits und zwischen den Dichtungen 38 andererseits mündenden Leitungen 62, 63 verbunden ist.

Die Leitung ist gegenüber einem Ableitungskanal 64 angeordnet, welcher am Ende 1a des Körpers 1 vorgesehen ist; auf diese Weise würde eine Leckage des Fluids F&sub1; in dem Fall entstehen, daß eine der Dichtungen 38 defekt wäre, und dieses Fluid würde durch die Leitungen 63, 62 zum Kanal 64 geleitet. Gleichfalls würde eine Leckage des Fluids F&sub2; durch einen Defekt der anderen Dichtung 38 oder einer der Dichtungen 40 verursacht, in diesem Fall würde auch dieses Fluid dem Ableitungskanal 64 zugeführt.

Fig. 10 zeigt eine Weiterbildung der Erfindung, mit der das Risiko ausgeschaltet wird, daß aufgrund von Porosität oder einer von Verunreinigungen verursachten Fräswirkung Leckagen entstehen.

Wie in der Zeichnung dargestellt, sind der Hüllkörper 12 sowie die Muffe 37 so ausgeführt, daß sie je zwei Wände 12a, 12b bzw. 37a, 37b aufweisen, welche Ringkammern 65, 66 begrenzen, in denen Wärmeübertragungselemente 67, 68 angeordnet sind. Solche Elemente können durch Rippen, aufgerollte Bänder, in der Art von Ablenkungselementen zugeschnittene Bänder oder durch andere Elemente gebildet werden, die eine gute Wärmeübertragung sicherstellen. Die Wärmeübertragungselemente 67, 68 sind vorzugsweise angelötet oder sind Bestandteile einer der Wände, aus denen der Hüllkörper 12 bzw. die Muffe 37 bestehen.

Die Ringkammern 65, 66 sind im übrigen untereinander durch eine Leitung 63 verbunden, wie sie unter Bezugnahme auf Fig. 7 beschrieben wurde, und eine Leitung 64 ist im Flansch 39a vorgesehen, die mit der Kammer 66 der Muffe 37 oder mit der Kammer 65 des Hüllkörpers 12 verbunden ist, im Fall einer Ausführung nach Fig. 1, bei der keine Muffe 37 vorhanden ist.

Die vorstehende Beschreibung zeigt, daß die Funktionsweise hinsichtlich des Wärmeaustauschs im Vergleich zu den Ausführungen, die unter Bezugnahme auf Fig. 1, Fig. 5 und Fig. 9 beschrieben wurden, nicht geändert wurde, und daß weiterhin im Falle einer Beschädigung einer der Wände 12a, 12b bzw. 37a, 37b das eine oder andere Fluid F&sub1; bzw. F&sub2; zwangsläufig zur Außenseite des Wärmetauschers geleitet wird, so daß auf diese Weise jedes Risiko eines Kontakts der beiden Fluide ausgeschlossen ist.

Fig. 11 zeigt eine vereinfachte Variante der Ausführungen nach Fig. 5 oder Fig. 9. In der folgenden Beschreibung werden zur Bezeichnung derselben Elemente dieselben Bezugszahlen wie bei der Beschreibung der anderen Ausführungsformen verwendet.

Der Körper 1 ist so ausgeführt, daß er direkt mit einem Ende des von den Wärmeübergangselementen 16 umgebenen Mantels 20 verbunden ist, wobei er eine Dichtigkeit aufweist, die eventuell relativ sein kann.

Ein einziges Rohr 43a ersetzt die Rohre 43, 44 nach Fig. 5 und Fig. 9, und dieses Rohr 43a ist über die Dichtung 47, deren Dichtigkeit relativ sein kann, mit der Eintrittsöffnung 25 am Ende 1a des Körpers 1 verbunden.

Das Rohr 43a bildet eine Trennwand zwischen den Wärmeübergangselementen 17 und 17a an der Außenseite des Hüllkörpers 12 und an der Innenseite der Muffe 37, indem es einen Doppekreislauf zwischen dem genannten Hüllkörper und der genannten Muffe begrenzt. Eines der Fluide kann so zugeführt werden, daß es ausgehend von der Eintrittsöffnung 25 zirkuliert, wobei es den durch durchgehende Linien dargestellten Pfeilen F&sub2; folgt, um dann zur Austrittsleitung 49 geleitet zu werden, oder dasselbe Fluid kann so zugeführt werden, daß es ausgehend von der Austrittsleitung 49 in Richtung der durch gestrichelte Linien dargestellten Pfeile zirkuliert, daß heißt in umgekehrter Richtung. Im übrigen kann das andere Fluid gleichfalls in der einen oder anderen Richtung den Pfeilen F&sub1; folgend zirkulieren Es ist so möglich, die Zirkulation der Fluide in derselben Strömungsrichtung, im Gegenstrom oder mit umgekehrten Strömungsrichtungen zu leiten.

In der vorausgehenden Beschreibung wurde davon ausgegangen, daß der Mantel 1, die Muffe 37, das die Ringleitung 45 begrenzende Teil, der Hülkörper 12, der Mantel 20 sowie die beschriebenen Elemente, die ihnen zugeordnet sind, einen ringförmigen Querschnitt aufweisen. Fig. 12 zeigt, daß auch andere Querschnittsformen ausgeführt werden können, wobei alle in der vorausgehenden Beschreibung genannten Merkmale gelten.

In dieser Hinsicht zeigt Fig. 12, daß der Wärmetauscher, in seiner in Fig. 5 dargestellten Ausführung, in Kreisbogenform ausgeführt sein kann, damit seine Anpassung an ein im allgemeinen in zylindnscher Form vorliegendes tragendes Element möglich ist, wie dies bei Reaktorwänden der Fall ist.

In Fig. 12 werden, wie bei der Beschreibung der vorherigen Figuren, zur Bezeichnung derselben, zuvor detailliert beschriebenen Elemente dieselben Bezugszahlen verwendet.

Es ist offensichtlich, daß auch eine Ausführung mit anderen Querschnittsformen möglich ist, so daß der Wärmetauscher beispielsweise einen mehr oder weniger flachen rechteckigen Querschnitt aufweisen kann.

In der vorstehenden Beschreibung wurde erläutert, daß eine absolute Dichtigkeit an verschiedenen Stelen der Kreisläufe hergestellt werden muß. Für die anderen Kreislaufabschnitte, beispielsweise zwischen dem Kranz 36 und der Kammer 52 oder in Höhe der Dichtung 47 ist nur eine relative Dichtigkeit unerläßlich. Diese relative Dichtigkeit kann durch ein beliebiges Mittel erzielt werden, beispielsweise durch Dichtungen, durch eine Preßpassung, durch Zwischenfügung eines Imprägniermittels oder durch jedes andere in der Technik allgemein bekannte Mittel.