CH173859A - Wärmeaustauscher. - Google Patents

Description

      Wär        meaustauselier.       Die Erfindung bezieht sich auf einen       Wärmeaustauscher,    der sich auszeichnet  durch mindestens ein aus zwei zusammen  hängenden, in entgegengesetztem     Drehsinn     von innen nach aussen gewundenen Rohr  spiralen gebildetes     Rohrelement.     



  Je ein Ende mehrerer Rohrelemente kann  an eine Zuführungsleitung und die andern  Enden der Rohrelemente an eine     Abfüh-          rungsleitung    angeschlossen sein. Es können  aber auch mehrere Rohrelemente durch Ver  bindung ihrer Enden einzeln oder in Grup  pen in Reihe     geschaltet    sein. Schliesslich  können auch Gruppen von in Reihe geschal  teten Rohrelementen parallel geschaltet sein.       Vorteilhafterweise    sind mehrere Rohr  elemente über einen Verdrängungskörper ge  schoben. Dabei kann der Verdrängungskörper  gleichzeitig als Zuführungsleitung oder als       Abführungsleitung    eines Wärmeträgers aus  gebildet sein.

   Die Zuführungsenden der       Rohrelemente    können in umgekehrter Reihen  folge an eine Zuführungsleitung angeschlos  sen werden als wie die     Abführungsenden    an    eine     Abführungsleitung.    Für den     Wärme-          austauscher    kann mindestens ein flüssiger  oder mindestens ein dampfförmiger oder  mindestens ein gasförmiger Wärmeträger  verwendet werden. Die Rohrelemente können  natürlich auch entweder durch Strahlung  oder durch Leitung mittelst einer     Feuerung     beheizt werden.

   Der     Wärmeaustauscher    kann  dadurch als Dampferzeuger ausgebildet sein,  dass durch erhitzte Flüssigkeit, welche die  Rohrelemente durchströmt, aus Flüssigkeit,  welche die Rohrelemente umgibt, Dampf er  zeugt wird. Dabei kann an das Gefäss des       Wärmeaustauschers        ein    als Dampfraum aus  gebildetes Gefäss angeschlossen sein. Die  Rohrelemente können dadurch hergestellt  werden, dass ein Rohrstrang auf zwei mitein  ander verbundenen Kegeln     schraubenförmig     aufgewickelt wird und die Rohrschrauben  nach Entfernen der Kegel in flache Spiralen  umgeformt werden.

   Die Rohrelemente kön  nen auch so hergestellt werden, dass' vorerst  die erste Spirale zwischen zwei     Platten,    und  dann die zweite Spirale     zwischen    zwei Plat-           ten    gewickelt wird, wobei die beim Wickeln  der zweiten Spirale zwischen den Spiralen  angeordnete     Platte    geteilt ist.  



  Die Zeichnung zeigt mehrere Ausfüh  rungsbeispiele des     Wärmeaustauschers    ge  mäss     dEr        Erfindung.     



       Fig.    1 zeigt den Längsschnitt, und     Fig.    2  den Querschnitt eines Beispiels;       Fig.    3 zeigt die Ansicht von oben,     Fig.    4  den Querschnitt,     Fig.    5 die Ansicht von un  ten eines Rohrelementes des ersten Beispiels.  



  Durch die     Fig.    6 und 7 ist ein erstes  Ausführungsbeispiel und durch die     Fig.    8  ein zweites Ausführungsbeispiel des Ver  fahrens gemäss Patentanspruch     II    veran  schaulicht.  



       Schliesslich        zeigt        Fig.    9 ein weiteres Aus  führungsbeispiel des     Wärmeaustauschers     nach der     Erfindung.     



  Der     Wärmeaustauscher    nach     Fig.    1 und  2 besitzt ein Gefäss 1, welchem durch den       Leitungsanschluss    2 ein Wärmeträger zu  geführt wird. Der Abschluss des Gefässes 1  erfolgt durch den Deckel     3.,    welcher mittelst  Flanschen mit dem Gefäss verbunden ist und  einen     Leitungsanschluss    4 besitzt, welcher  den durch den     Leitungsanschluss    2 zugeführ  ten Wärmeträger wieder     fortleitet.    Am  Deckel 3 ist     ein    Verdrängungskörper 5 be  festigt, über welchen die Rohrelemente 6, 7  usw. bis 9 gestülpt sind.

   Den Deckel 3  durchdringen eine     Zuführungsleitung    10 für  einen zweiten Wärmeträger und eine ent  sprechende     Abführungsleitung    11, welche  den zweiten Wärmeträger wieder aus dem       Wärmeaustauscher        abführt.    Die Zuführungs  leitung 10 ist zunächst am Umfang der Rohr  elemente nach unten geführt und kehrt durch  den Krümmer 12 wieder in den aufsteigen  den Teil 13, an welchen die Zuführungsen  den 14 der Rohrelemente angeschlossen sind.  Die     Abführungsenden    14' der Rohrelemente  sind an     fdie        Abführungsleitung    11 an  geschlossen.

   Ein jedes der     Rohrelemente    6  bis 9 wird also in Parallelschaltung durch  den durch die Leitung 10     zugeführten    zwei  ten Wärmeträger durchströmt. Zum Druck  ausgleich im Verdrängungskörper 5 sind an    seinem obern Ende     kleine    Bohrungen 15 an  geordnet, welche einen Druckausgleich zwi  schen .dem     Innern    des Gefässes 1 und dem  Innern des Verdrängungskörpers herstellen.  Zur Aufnahme des Gewichtes der Rohr  elemente sind am Verdrängungskörper 5  ausserdem noch die Arme 17, beispielsweise  durch     Schweissung    angefügt, auf welchen die  Rohrelemente unter Einfügung nicht ge  zeichneter Zwischenlagen abgestützt sind.

    Zur     Entleeerung    des Gefässes 1 ist an seinem  Grund eine Entleerungsleitung 16, welche  durch ein nicht gezeichnetes Ventil ab  geschlossen werden kann, angebracht. Ferner  ist auch an einer Verlängerung 18 die Zu  führungsleitung 10     bezw.    die     Abführungs-          leitung    11 abgestützt.  



  Ein Rohrelement, beispielsweise das  Rohrelement 6, ist in drei Projektionen in  den     Fig.    3 bis 5 dargestellt. Der das Rohr  element durchströmende Wärmeträger     wird     durch die Leitung 10 zugeführt, welche  durch den Krümmer 12 an die     Steigleitung     13 angeschlossen ist. Die Entnahme des  Wärmeträgers erfolgt durch die     Abfüh-          rungsleitung    11. Die obere Rohrspirale 19  ist mit ihrem     Anschlussende    14 an die Zu  führungsleitung 13 angeschlossen und führt  .den Wärmeträger im Sinn der eingezeichne  ten Pfeile in der Spirale einwärts, bis an die  innerste Stelle 20, an welcher die untere  Rohrspirale 12 an die obere Rohrspirale 19  anschliesst.

   In der untern Spirale 21 strömt  der Wärmeträger wieder     auswärts    und ver  lässt am     Abführungsende    14' das Rohr  element, um durch die     Abführungsleitung    11       abgeführt    zu werden. Der Wärmeträger  durchströmt also das Rohrelement bezüglich  seiner     Spiralachse    von Anfang bis ans Ende  im selben Drehsinn. Die beiden Rohrspiralen  19 und 21 müssen daher bezüglich der     Spiral-          achse    umgekehrten Drehsinn     aufweisen.    Sie  sind also in umgekehrtem     Sinn    von innen  nach aussen     gewunden.     



  Durch die     Fig.    6 und 7 ist dargestellt,  wie ein Rohrelement nach den     Fig.    3 bis 5  aus einem Rohrstrang hergestellt wird. Zu  nächst wird zwischen einer     ungelochten         Platte 2 2 und einer schräg durchbohrten  Platte 23 eine erste Rohrspirale 19 gewun  den. Zu diesem Zweck wird der Rohrstrang  ungefähr bis zur Hälfte durch die Bohrung  24 der Platte 23 hindurchgesteckt, in der  Weise,     dass    die die beiden Spiralen mitein  ander verbindende Rohrstrecke 20 in der  Bohrung liegt.

   Hernach wird auf einer Seite  der Platte der Rohrstrang parallel zur Platte  gebogen, durch eine Bohrung im Mittel in  der Achse der herzustellenden Spirale ein  Bolzen 25 durchgesteckt und auf den Bolzen       ein    Kernstück 26, welches dem freien Raum  in der Spirale entspricht auf den Bolzen 25       aufgeschoben..    Zuletzt wird die Platte 22  über den Bolzen geschoben und das Ganze       finit    einer Mutter 27 gegeneinander festgezo  gen. Das Kernstück 26 muss dabei eine grö  ssere     Stärke    besitzen, als der Rohrdurchmes  ser, so dass über dieses Kernstück der gerade  Teil des Rohrstranges als Spirale aufgewun  den werden kann.  



  Nach Entfernen der beiden Platten 22  und 23 wird der noch gerade Teil des Rohr  stranges durch die     sehiefe    Bohrung 28 einer  geteilten Platte 29 hindurchgeschoben, wie  der in der     Weise,    dass die Stelle 20 in der  Bohrung 28 liegt. Im Zentrum der Spirale  ist     wiederum    ein     Kernstück    30 vorgesehen,  welches mit einem Bolzen zwischen die ge  teilte Platte 29 und die Platte 31 mittelst  dem Bolzen 32 geklemmt wird. Nachdem  über das Kernstück 30 die Spirale 21 auf  gewunden ist, kann die Platte 29 geteilt und  zwischen den beiden Spiralen entfernt wer  den. Durch Lösen des Bolzens 32     kann     schliesslich auch das     Kernstück    30 und die  Platte 31 entfernt werden.  



  Nach     Fig.    8 wird     _    der Rohrstrang zu  zwei     kegeligen    Schrauben     33    und 34 auf  gewunden, nachdem die beispielsweise durch  Bolzen erfolgende Befestigung zwischen den  beiden Kegeln     33    und     34    gelöst ist, können  die Kegel aus den Rohrschrauben entfernt       und    die Rohrschrauben zu flachen Spiralen       umgeformt    werden. In Fällen von. starkwan  digen Rohren mit grösserem Durchmesser  können -die Rohrschrauben vor dem Um-    formen gewärmt werden, um die zur Ver  formung notwendige Arbeit zu     vermindern.     



  Bei dem in     Fig.    9 dargestellten Wärme  austauscher sind die einzelnen Rohrelemente  mit ihren     Zuführnngsen,den    14 in umgekehr  ter Reihenfolge an die Zuführungsleitung 35  als wie die     Abführungsenden    14' an die Ab  führungsleitung 36 angeschlossen., um durch  die einzelnen parallel geschalteten Rohr  elemente einen gleichen     Durchströmungs-          widerstand    zu erhalten. Es ist natürlich auch  möglich, in entsprechender Weise die Zu  führungsleitung zu biegen, wie dies in den       Fig.    1 bis 5 dargestellt ist.  



  Es können natürlich auch mehrere Rohr  elemente durch Verbindung ihrer Enden in  Reihe geschaltet werden. Es     wird    dadurch  der Vorteil erreicht, dass der     'V#Tärmeträger          3nit    einer erhöhten Geschwindigkeit über die  Heizflächen geführt werden muss, wobei der  Wärmeübergang in entsprechender Weise  gesteigert wird. In     gewissen    Fällen können  einzelne Rohrelemente in Gruppen parallel  geschaltet sein, wobei die Gruppen wiederum  in Reihe geschaltet sind.     Umgekehrt    können  aber auch mehrere Rohrelemente in Gruppen  in Reihe geschaltet sein, wobei die einzelnen  Gruppen dabei wieder parallel geschaltet  sind.

   Anstatt die     Zuführungsleitungen    au  ssen an den Rohrspiralen vorzusehen, können  diese auch im Innern vorgesehen werden, in  der Weise,     dass    der     zentrgle    Verdrängungs  körper entweder als     Zuführungs-    oder Ab  führungsleitung     ausgebildet    ist. In beson  deren Fällen kann natürlich sowohl die Zu  führungsleitung, als auch die     Abführungs-          leitung    in den zentralen Verdrängungskör  per verlegt werden.

   Durch     entsprechende     Vergrösserung der     Wärmeaustauscher    kön  nen diese     einen-so    grossen Inhalt aufweisen,  dass der darin sich befindliche Wärmeträger  zugleich die Aufgabe einer Wärmespeiche  rung übernimmt. Als Wärmeträger kommen  nicht nur Flüssigkeiten, sondern auch     dampf-          förmige    und gasförmige     Mittel    in Frage.

   Es  können auch die Rohrelemente durch eine  Feuerung beheizt werden, wobei die Wärme  übertragung .entweder durch Strahlung des      Feuers oder durch     Leitung    der Rauchgase er  zielt     wird.    Ausführungen     dieser    Art kommen  insbesondere bei     Hochdruckdampferzeugern     in Frage, wobei     .das,    zu verdampfende Ar  beitsmittel die Rohrelemente .durchströmt und  die Feuergase von aussen die Wärme zufüh  ren.

   Der     Wärmeaustauseher    kann aber auch  in der     Weise    als Dampferzeuger ausgebildet       sein"dass,durch    die     Rohrelemente    ein Wärme  träger strömt, beispielsweise eine Flüssigkeit  oder     ein.        @damp@fförmiges    Mittel, wobei die .die       Rohrelemente        umgebende    Flüssigkeit     ver-          .dämpft    wird.     Vorteilhafterweise    wird dabei  dem Gefäss des;

       Wärmeaus:tauschers,    beispiels  weise durch     Anschliessen    eines weiteren Ge  fässes oder durch entsprechende Vergrösserung  des Gefässes .des     Wärmeaustauschers,    ein  Dampfraum     angegliedert,    in welchem die  Trennung von Wasser und Dampf     stattfinden     kann.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH I: WärmeaustauE:cher, gekennzeichnet .durch mindestens ein aus zwei zusammenhängenden, in* entgegengesetztem Drehsinn von innen nach aussen gewundenen Rohrspiralen gebil detes Rohrdlement. UNTERANSPRüCHE 1.

   Wärmeaustauscher nach Patentanspruch, ,dadurch gekennzeichnet, dass. je ein Ende mehrerer Rohrelemente an eine Zufüh- rungsleitung und die andern Endender Rohrelemente an eine Abführungsleitung angeschlossen sind. 2. Wärmeaustauscher nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Rohrelemente durch Verbindung ihrer Enden in: Reihe geschaltet sind.

   3. Wäxmeaustaus scher nach Patentanspruch. dadurch gekennzeichnet, dass Gruppen von parallel geschalteten Rohrelementen in Reihe geschaltet sind. 4. Wärmeausta-us,cher nach Patentanspruch, dadurch ,gekennzeichnet, dass Gruppen von in Reihe geschalteten Rohrelementen parallel geschaltet sind. 5. Wäxmeaus:tauscher nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Rohrelemente über einen Verdrängungs körper geschoben sind.

   6. Wärmeaustauseher nach Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Ver= drängungskörper als, Zuführungsleitung eines Wärmeträgers ausgebildet ist. 7. Wärmeaustauscher nach Patentanspruüli 5, dadurch gekennzeichnet,,dass ,d-er Ver drängungskörper als Abführungsleitung eines Wärmeträgers ausgebildet ist.

   B. Wärmeaustauseher nach lTnteran.spruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Ver- drängungskörper mit den auf ihn ge schobenen Rohrelementen in einem Ge fäss angeordnet ist. 9. Wärmeaustaus:cher nach Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass; die über den Verdrängungskörper geschobenen Rohrelemente parallel geschaltet sind.

   10. Wärmeaustauscher nach Unteranspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass: die Zu führungsenden der Rohrelemente in um gekehrter Reihenfolge an eine Zufüh- rungsleitung angeschlossen sind, als wie die Abführungsenden an die Abfüh- rungsleitung. 11. Wärmeaustauscher nach Patentanspi-ueh I, gekennzeichnet durch die Ausbildung als Wärmespeicher.

   12.. Wärmeauss.tauscher nach Patentanspruch I, dadurch geikennzeichnet"dass die Rohr spiralen von einem flüssigen Wärmeträ ger umgeben sind. 13. Wärmeaustauscher nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass -durch die Rohrspiralen ein flüssiger Wärmeträger strömt. 14. Wärmeaustauseher nach Patentansprueh I,dadurch gekennzeichnet, dass die Rohr spiralen von einem dampfförmigen Wärmeträger umgeben sind.

   15. Wärmeaustauscher nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohr spiralen von einem dampfförmigen Wärmeträger durchströmt werden. 16. Wärmeaustauscher nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet"dass die Rohr- spiralen von einem gasförmigen Würme- träger umgeben sind. 17. Wärmeaustauscher nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohr spiralen von einem gasförmigen Wärme träger durchströmt werden.

   18.ZVärmeaustauscher nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohr spiralen von einem erhitzten Mittel durch strömt werden und von einer Flüssigkeit. umgeben sind, welche die Wärme des er hitzten, die Rohrspiralen durchströmen den Mittels zugeführt. wird, wobei eine Verdampfung der Flüssigkeit eintritt. 19. \Värmeaustauseher nach Unteranspruch 18, "gekennzeichnet durch ein an das Ge fäss des Wärmeaustausehers angeschlos senes, als Dampfraum ausgebildetes. Ge fäss.

   20. Wärmeaustauseher nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohr elemente von aussen durch Strahlung mit- telst einer Feuerung heizbar sind. 21.. Wärmeaustausüher nach Patentanspruch I., dadurch gekennzeichnet, dass die Rohr elemente von aussen durch Wärmeleitung mittelst einer Feuerung heizbar sind.

   :PATENTANSPRUCH It Verfahren zur Herstellung des Wärme- austauschers nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung des Rohrelementes ein Rohrstrang auf zwei mit einander verbundenen Wicklungskernen auf gewickelt wird. UNTERANSPRüCHE: 22.

   Verfahren nach Patentanspruch II, da durch gekennzeichnet, dass ein Rohrstrang auf zwei miteinander verbundenen Kegeln schraubenförmig aufgewickelt wird und die Rohrschrauben nach Entfernen der Kegel in flache Spiralen umgeformt werden. 23.

   Verfahren nach Patentanspruch II, da durch gekennzeichnet, dass vorerst die erste Spirale zwischen zwei Platten und dann die zweite Spirale zwischen zwei Platten gewickelt wird, wobei die beim Wickeln ,der zweiten Spirale zwischen den Spiralen angeordnete Platte geteilt ist.