EP0814312A2 - Verfahren zur Herstellung eines gewendelten Koaxialrohrs für einen Wärmetauscher und Wärmetauscher, der ein gewendeltes Koaxialrohr aufweist - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines gewendelten Koaxialrohrs für einen Wärmetauscher und Wärmetauscher, der ein gewendeltes Koaxialrohr aufweist Download PDF

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EP0814312A2
EP0814312A2 EP97108997A EP97108997A EP0814312A2 EP 0814312 A2 EP0814312 A2 EP 0814312A2 EP 97108997 A EP97108997 A EP 97108997A EP 97108997 A EP97108997 A EP 97108997A EP 0814312 A2 EP0814312 A2 EP 0814312A2
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EP
European Patent Office
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tube
heat exchanger
exchanger according
turn
radial extension
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EP97108997A
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EP0814312A3 (de
Inventor
Martin Dipl.-Phys. Schmidt
Karl-Heinz Mayr
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Kme Verwaltungs- und Dienstleistungsgesellschaft M
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KME Schmoele GmbH
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    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/04—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being spirally coiled
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D53/00—Making other particular articles
    • B21D53/02—Making other particular articles heat exchangers or parts thereof, e.g. radiators, condensers fins, headers
    • B21D53/027—Making other particular articles heat exchangers or parts thereof, e.g. radiators, condensers fins, headers by helically or spirally winding elongated elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
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    • F28D7/024—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being helically coiled the conduits of only one medium being helically coiled tubes, the coils having a cylindrical configuration
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/10—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically
    • F28D7/106—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically consisting of two coaxial conduits or modules of two coaxial conduits

Definitions

  • the invention relates on the one hand to a method for producing a coiled coaxial tube for a heat exchanger.
  • the invention is directed to a heat exchanger which has a coiled coaxial tube in a container.
  • a heat exchanger in particular for domestic water preparation, which has a coiled tube, which consists of an inner tube and an outer tube, in a container.
  • the coaxial tube is wound cylindrically, so that all turns have the same radius.
  • one fluid is passed through the inner tube and the other fluid through the gap between the inner tube and the outer tube.
  • the coaxial tube has a total length of 13 m with a heat exchanger output of approximately 24 kW. This means that the radius of the turns of the coaxial tube can be kept relatively small, but this is at the expense of a greater length of the helix and thus ultimately of the container.
  • the invention is based on the object of providing a method for producing a coiled tube for a heat exchanger and a heat exchanger which has a coiled tube in which a short axial expansion of the coaxial tube can be achieved while ensuring adequate heat exchange conditions, without the coaxial tube having to be made longer or having to be oversized with regard to the radii of the turns.
  • the coaxial tube is first wound in a special manner in a special manner between two end tangential longitudinal sections serving for the fluid connection. Beginning with a tangential length segment, a turn with the greatest radial extension follows. Subsequently, the radial extension of the turns from turn to turn is reduced by such an amount that the outer radial extension of the next turn is smaller than the inner radial extension of the previous turn.
  • the number of turns from the largest turn in terms of radial extension to the smallest turn in this regard is wound helically depends on the installation space available on the circumference of the coiled tube. Due to the constant reduction in the radial extent of the turns, the coaxial tube thus has a conical outer contour.
  • the turn is wound with the smallest radial extension, another turn is wound with this extension, from which the radial extension of each subsequent turn then increases by such an amount during further winding that the outer radial extension of the wound turn is smaller than that inner radial extension of the following turn.
  • the coaxial tube After winding the last turn with the largest radial extent, which then also ends in a tangential length section, the coaxial tube, which is spirally coiled in this way, has a double conical, centrally constricted diaboloidal outer contour in this deformation stage.
  • a coaxial tube that is spirally coiled in this way has an extremely small axial length. It has the advantage that it has a performance of z. B. 24 kW compared to the conventionally coiled cylindrical configuration with a tube length of about 13 m now only needs a tube length of about 6 m. The material saving is therefore considerable.
  • coaxial tubes can be spiraled if necessary, which have more than four layers.
  • the objective solution of the invention is seen in principle in the features of claim 3.
  • the coiled tube thus has at least two layers lying directly next to each other in parallel.
  • the turns in each layer run spirally in one plane.
  • the largest turns in the radial extent of the outer layers end in tangential, preferably parallel to each other longitudinal sections which serve for the fluid connection.
  • the helically coaxial tube has only two layers, the smallest turns of the two layers in the radial extent are connected to one another.
  • the inner tube and the outer tube are according to claim 6 spaced from each other by spacers.
  • the spacers can form one-piece components of the inner tube or the outer tube. You can also be designed in one piece with both the inner tube and the outer tube.
  • the spacers are preferably web-like according to claim 7, although other spacers, for. B. in the form of a coiled wire are conceivable.
  • the web-like spacers extend parallel to the longitudinal axis of the coaxial tube.
  • the spacers are arranged offset to one another in the circumferential direction of the gap between the inner tube and the outer tube.
  • at least three spacers are provided which are evenly offset on the circumference.
  • the spacers are arranged offset to one another in the longitudinal direction of the coaxial tube, then it is preferably a short spacer which makes it possible for the fluid guided in the gap between the inner tube and the outer tube to be able to exchange permanently over the cross section of the gap and not flows linearly through the coaxial tube. This improves heat exchange.
  • the spacers have a length which corresponds approximately to the distance between two successive spacers in the longitudinal direction of the coaxial tube.
  • the inner tube can be profiled on its inner or outer surface. These are preferably grooves which extend at an angle to the longitudinal axis of the coaxial tube. When the grooves intersect, the ribs then formed can have different heights.
  • both the inner tube and the outer tube can consist of a metallic material.
  • this is a non-ferrous metal according to claim 15, copper or a copper alloy preferably being used according to claim 16.
  • the inner tube is then formed from copper or a copper alloy, while the outer tube consists of a thermoplastic, in particular a PE-cross-linked plastic.
  • the coaxial tube 1 as can be seen in particular from FIGS. 8 and 9, consists of a circular inner tube 3 made of a copper alloy and a circular outer tube 4 likewise consisting of a copper alloy. Between the inner tube 3 and the outer tube 4 there is an annular gap 5 for a Fluid formed which is in heat-exchanging contact with a fluid guided in the inner tube 3.
  • the distance between the inner tube 3 and the outer tube 4 is generated by web-like spacers 6, which are evenly offset from one another by 120 ° in the circumferential direction of the gap 5 and are also offset from one another in the longitudinal direction of the gap 5.
  • the length L of the spacers 6 corresponds approximately to the distance A from two spacers 6 which follow one another in the longitudinal direction of the gap 5 and are arranged offset with respect to one another.
  • the finished spirally coiled two-ply coaxial tube 1 of FIGS. 1, 3 and 4 is produced in that the coaxial tube 1, starting from a tangentially extending longitudinal section 7, initially by reducing the radial extent E, E1, E2, E3, E4 of winding 8, 9, 10, 11, 12 to turn 9, 10, 11, 12, 13 and then again increasing the radial extension E5, E6 E7, E8, E9 from turn 13, 14, 15, 16 to turn 14, 15 16, 17 ( Figure 2), ending in a tangential length section 18, with a double conical, centrally constricted outer contour is wound helically.
  • the outer radial extension E1 of the turn 9 following the winding 8 which is largest in the radial extension E during the winding process is smaller than the radial extension E of the largest winding 8.
  • the subsequent windings 9-12 of the conical length section 19 of the deformed intermediate stage 21 of the coaxial tube 1 are then designed accordingly in stages.
  • the tangential longitudinal sections 7, 18 serve for the fluid connection. They extend parallel to one another both in the plane according to FIG. 1 and in the plane according to FIG. 3.
  • the windings 8-17 of the coaxial tube 1 are then pressed together with an axial force F until the two layers 22, 23 of the final stage 24 of the coaxial tube 1 according to FIG. 3 result.
  • the coaxial tube 1 thus formed can then be integrated into the container 2 according to FIG. 4.
  • the container is indicated in dash-dotted lines.
  • FIGS. 5 to 7 The embodiment of a coaxial tube 25 that can be seen in FIGS. 5 to 7 is based on the same principle with regard to the production as was previously described with reference to FIGS. 1 to 4, 8 and 9.
  • This coaxial tube 25 is produced in that, starting from a tangentially extending length section 41, it initially reduces the radial extension E, E1, E2, E3 from turn 8, 9, 10, 11 to turn 9, 10, 11, 12 then increasing the radial extension E5-E9 from turn 13, 14, 15, 16 to turn 14, 15, 16, 17 then reducing the radial extension E10-E14 from turn 26, 27, 28, 29 to turn 27, 28 , 29, 30 and finally increasing the radial extension E15-E19 from turn 31, 32, 33, 34 to turn 32, 33, 34, 35, ending in a tangential length section 36, with a four-conical, double constricted outer contour wound helically will (Figure 5).
  • this spirally wound coaxial tube 25 are pushed together with the application of an axial force F until the four-layer structure according to FIG. 7 is reached.
  • this four-layer coaxial tube 25 on the one hand the smallest turns 12, 31 of the two outer layers 37, 38 in the radial extension E4, E5 with the smallest turns 13, 30 of the respectively adjacent inner layers 39, 40 in the radial extension E5, E14 and on the other hand the in the radial extension E9, E10 largest turns 17, 26 of the inner layer 39, 40 connected to each other.

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Abstract

Ein Koaxialrohr (1) wird ausgehend von einem sich tangential erstreckenden Längenabschnitt (7) zunächst unter Verringerung der radialen Erstreckung (E, E1-E4) von Windungen (8, 9, 10, 11) zu Windung (9, 10, 11, 12) und dann unter Vergrößerung der radialen Erstreckung (E5-E9) von Windung (13, 14, 15, 16) zu Windung (14, 15, 16, 17), auslaufend in einen tangentialen Längenabschnitt (18), mit einer doppelt konischen, mittig eingeschnürten Außenkontur schraubenlinienförmig gewickelt. Anschließend werden die spiralförmigen Windungen (8-17) unter paralleler Ausrichtung der endseitigen tangentialen Längenabschnitte (7, 18) zweilagig axial zusammengeschoben. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft einerseits ein Verfahren zur Herstellung eines gewendelten Koaxialrohrs für einen Wärmetauscher.
  • Andererseits richtet sich die Erfindung auf einen Wärmetauscher, der in einem Behälter ein gewendeltes Koaxialrohr aufweist.
  • Es ist ein Wärmetauscher, insbesondere zur Brauchwasserbereitung, bekannt, der in einem Behälter ein gewendeltes, aus einem Innenrohr und einem Außenrohr bestehendes Koaxialrohr aufweist, Das Koaxialrohr ist zylindrisch gewickelt, so daß alle Windungen denselben Radius besitzen. Von den im Wärmeaustausch befindlichen Fluiden wird ein Fluid durch das Innenrohr und das andere Fluid durch den Spalt zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr geführt.
  • Zwecks Erzielung eines befriedigenden Wärmeaustausches zwischen den beiden Fluiden und unter Einhaltung praxisgerechter Abmessungen hat das Koaxialrohr bei einer Leistung des Wärmetauschers von etwa 24 kW insgesamt eine Länge von 13 m. Das heißt, der Radius der Windungen des Koaxialrohrs kann verhältnismäßig klein gehalten werden, wobei dies dann aber zu Lasten einer größeren Länge der Wendel und damit auch letztlich des Behälters geht.
  • Nun steht aber in einigen Fällen der Praxis für lese axiale Länge der Wendel auch nicht annähernd der Raum zur Verfügung. Hingegen könnte eine Vergrößerung der Radien der Windungen in Kauf genommen werden.
  • Der Erfindung liegt ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines gewendelten Koaxialrohrs für einen Wärmetauscher sowie eine Wärmetauscher zu schaffen, der ein gewendeltes Koaxialrohr aufweist, bei welchem unter Sicherstellung ausreichender Wärmeaustauschbedingungen eine kurze axiale Ausdehnung des gewendelten Koaxialrohrs erzielbar ist, ohne daß das Koaxialrohr länger ausgebildet sowie hinsichtlich der Radien der Windungen überdimensioniert werden müßte.
  • Was eine Lösung des verfahrensmäßigen Teils dieser Aufgabe anlangt, so besteht diese in den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1.
  • Danach wird das Koaxialrohr zwischen zwei dem Fluidanschluß dienenden endseitigen tangentialen Längenabschnitten zunächst in einer speziellen Weise schraubenlinienförmig gewickelt. Beginnend mit einem tangentialen Längenabschnitt folgt zunächst eine Windung mit der jeweils größten radialen Erstreckung. Hieran anschließend verringert sich die radiale Erstreckung der Windungen von Windung zu Windung um einen solchen Betrag, daß die äußere radiale Erstreckung der nächstfolgenden Windung jeweils kleiner als die innere radiale Erstreckung der voraufgehenden Windung ist. Wieviel Windungen von der hinsichtlich der radialen Erstreckung größten Windung bis zu der diesbezüglich kleinsten Windung schraubenlinienförmig gewickelt werden, hängt von dem zur Verfügung stehenden Einbauraum umfangsseitig des gewendelten Koaxialrohrs ab. Durch die stetige Verringerung der radialen Erstreckung der Windungen erhält somit das Koaxialrohr eine konische Außenkontur.
  • Ist die Windung mit der kleinsten radialen Erstreckung gewickelt, wird nochmals eine Windung mit dieser Erstreckung gewickelt, von der aus dann beim weiteren Wickeln die radiale Erstreckung jeder folgenden Windung um einen solchen Betrag ansteigt, daß die äußere radiale Erstreckung der gewickelten Windung kleiner ist als die innere radiale Erstreckung der folgenden Windung. Nach dem Wickeln der letzten Windung mit der größten radialen Erstreckung, welche dann ebenfalls in einen tangentialen Längenabschnitt ausläuft, hat das derart spiralförmig gewendelte Koaxialrohr in dieser Verformungsstufe eine doppelt konische, mittig eingeschnürte diaboloförmige Außenkontur.
  • Nunmehr werden alle Windungen axial zusammengeschoben, wobei jeweils die hinsichtlich der radialen Erstreckung kleineren Windungen der beiden konischen Längenabschnitte in die benachbarte, in der radialen Erstreckung größere Windung eintauchen, so daß letztlich alle Windungen der beiden vorab noch konischen Längenabschnitte in einer Ebene ineinander liegen und somit in dieser Endstufe zwei spiralförmige Wickellagen bilden. Die endseitigen tangentialen Längenabschnitte sind hierbei bevorzugt parallel zueinander ausgerichtet.
  • Ein derart spiralförmig gewendeltes Koaxialrohr hat eine extrem geringe axiale Länge. Es hat den Vorteil, daß es bei einer Leistung von z. B. 24 kW im Vergleich zu der herkömmlich gewendelten zylindrischen Konfiguration mit einer Rohrlänge von etwa 13 m jetzt nur noch eine Rohrlänge von etwa 6 m benötigt. Die Materialeinsparung ist somit erheblich.
  • Was die im Anspruch 2 gekennzeichnete weitere Lösung des verfahrensmäßigen Teils der Aufgabe betrifft, so handelt es sich hierbei im Prinzip um die doppelte Anfertigung eines spiralförmig gewendelten Koaxialrohrs gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1. Ein solches Koaxialrohr hat dann zwar die doppelte Länge mit einer vergleichsweise größeren Leistung, aber nur eine geringe axiale Ausdehnung über nunmehr vier Lagen.
  • Es versteht sich, daß unter Zugrundelegung der Merkmale des Anspruchs 2 bei Bedarf auch Koaxialrohre spiralförmig gewendelt werden können, die mehr als vier Lagen aufweisen.
  • Die gegenständliche Lösung der Erfindung wird vom Grundsatz her betrachtet in den Merkmalen des Anspruchs 3 erblickt. Das gewendelte Koaxialrohr weist somit wenigstens zwei unmittelbar parallel nebeneinander liegende Lagen auf. Die Windungen in jeder Lage verlaufen spiralförmig in einer Ebene. Die in der radialen Erstreckung größten Windungen der Außenlagen laufen in tangentiale, bevorzugt parallel zueinander verlaufende Längenabschnitte aus, welche dem Fluidanschluß dienen.
  • Hat das spiralförmig gewendelte Koaxialrohr nur zwei Lagen, so sind gemäß Anspruch 4 die in der radialen Erstreckung kleinsten Windungen der beiden Lagen miteinander verbunden.
  • Ausweislich Anspruch 5 sind bei einem vierlagig gewendelten Koaxialrohr einerseits die in der radialen Erstreckung kleinsten Windungen der beiden Außenlagen mit den in der radialen Erstreclung kleinsten Windungen der jeweils benachbarten Innenlage und andererseits die in der radialen Erstreckung größten Windungen der beiden Innenlagen miteinander verbunden.
  • Damit eine definierte Fluidströmung im Innenrohr und im Spalt zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr gewährleistet werden kann, sind nach Anspruch 6 das Innenrohr und das Außenrohr durch Abstandshalter zueinander distanziert. Die Abstandshalter können hierbei einstückige Bestandteile des Innenrohrs oder des Außenrohrs bilden. Sie können ferner sowohl mit dem Innenrohr als auch mit dem Außenrohr einstückig gestaltet sein.
  • Die Abstandshalter sind entsprechend Anspruch 7 bevorzugt stegartig ausgebildet, obwohl auch andere Abstandshalter, z. B. in Form eines gewendelten Drahts, denkbar sind.
  • Gemäß den Merkmalen des Anspruch 8 ist es vorteilhaft, daß sich die stegartigen Abstandshalter parallel zur Längsachse des Koaxialrohrs erstrecken.
  • Denkbar ist aber auch die Ausführungsform gemäß Anspruch 9, wonach die stegartigen Abstandshalter einen wendelförmigen Verlauf aufweisen.
  • Zweckmäßig ist es, wenn entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 10 die Abstandshalter in Umfangsrichtung des Spalts zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr zueinander versetzt angeordnet sind. Bevorzugt sind mindestens drei gleichmäßig auf dem Umfang zueinander versetzt angeordnete Abstandshalter vorgesehen.
  • Sind nach Anspruch 11 die Abstandshalter in Längsrichtung des Koaxialrohrs zueinander versetzt angeordnet, so handelt es sich bevorzugt um kurze Abstandshalter, welche es ermöglichen, daß das im Spalt zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr geführte Fluid sich permanent über den Querschnitt des Spalts austauschen kann und nicht linear durch das Koaxialrohr strömt. Der Wärmeaustausch wird hierdurch verbessert.
  • Gemäß Anspruch 12 haben die Abstandshalter eine Länge, die etwa dem Abstand von zwei in Längsrichtung des Koaxialrohrs aufeinander folgenden Abstandshaltern entspricht.
  • Zur Erzielung eines verbesserten Wärmeübergangs von dem einen auf das andere Fluid kann das Innenrohr gemäß Anspruch 13 auf seiner inneren oder äußeren Oberfläche profiliert sein. Hierbei handelt es sich bevorzugt um Nuten, die sich im Winkel zur Längsachse des Koaxialrohrs erstrecken. Bei sich kreuzenden Nuten können die dann gebildeten Rippen unterschiedliche Höhen aufweisen.
  • In Abhängigkeit von dem Einsatzgebiet kann nach Anspruch 14 sowohl das Innenrohr als auch das Außenrohr aus einem metallischen Werkstoff bestehen.
  • Vorteilhafterweise handelt es sich hierbei nach Anspruch 15 um ein Nichteisenmetall, wobei gemäß Anspruch 16 bevorzugt Kupfer oder eine Kupferlegierung zur Anwendung gelangt.
  • Eine weitere für die Praxis interessante Ausführungsform ist in den Merkmalen des Anspruchs 17 gekennzeichnet. Danach ist das Innenrohr aus Kupfer oder einer Kupferlegierung gebildet, während das Außenrohr aus einem thermoplastischen Kunststoff, insbesondere aus einem PE-vernetzten Kunststoff besteht.
  • Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
    • Figur 1
    in der Stirnansicht ein spiralförmig gewendeltes Koaxialrohr für einen Wärmetauscher;
    Figur 2
    das Koaxialrohr der Figur 1 in der Seitenansicht gemäß dem Pfeil PF in einer verformten Zwischenstufe;
    Figur 3
    das Koaxialrohr der Figur 1 in der Seitenansicht gemäß dem Pfeil PF in der verformten Endstufe;
    Figur 4
    das Koaxialrohr der Figur 1 in der Zuordnung zu einem Behälter;
    Figur 5
    in der Seitenansicht die Zwischenstufe eines spiralförmig gewendelten Koaxialrohrs gemäß einer zweiten Ausführungsform;
    Figur 6
    eine Stirnansicht auf das Koaxialrohr der Figur 5 gemäß dem Pfeil PF1;
    Figur 7
    eine Seitenansicht auf das fertig umgeformte Koaxialrohr der Figur 6 gemäß dem Pfeil PF2;
    Figur 8
    in vergrößerter Darstellung einen Querschnitt durch das Koaxialrohr der Figur 1 entlang der Linie VIII-VIII und
    Figur 9
    einen Längsschnitt durch die Darstellung der Figur 8 entlang der Linie IX-IX.
  • In den Figuren 1 bis 4, 8 und 9 ist mit 1 ein Koaxialrohr zur Integration in den Behälter 2 (Figuren 3 und 4) eines ansonsten nicht näher veranschaulichten Wärmetauschers bezeichnet.
  • Das Koaxialrohr 1 besteht, wie insbesondere die Figuren 8 und 9 zu erkennen geben, aus einem kreisrunden Innenrohr 3 aus einer Kupferlegierung sowie einem ebenfalls aus einer Kupferlegierung bestehenden kreisrunden Außenrohr 4. Zwischen dem Innenrohr 3 und dem Außenrohr 4 ist ein kreisringförmiger Spalt 5 für ein Fluid ausgebildet, das mit einem im Innenrohr 3 geführten Fluid in Wärme austauschendem Kontakt steht.
  • Die Distanz zwischen dem Innenrohr 3 und dem Außenrohr 4 wird durch stegartige Abstandshalter 6 erzeugt, die in Umfangsrichtung des Spalts 5 um 120° gleichmäßig zueinander versetzt und auch in Längsrichtung des Spalts 5 zueinander versetzt sind. Die Länge L der Abstandshalter 6 entspricht etwa dem Abstand A von zwei in Längsrichtung des Spalts 5 aufeinander folgenden, zueinander versetzt angeordneten Abstandshaltern 6.
  • Das fertig spiralförmig gewendelte zweilagige Koaxialrohr 1 der Figuren 1, 3 und 4 wird dadurch erzeugt, daß das Koaxialrohr 1, ausgehend von einem sich tangential erstreckenden Längenabschnitt 7 zunächst unter Verringerung der radialen Erstreckung E, E1, E2, E3, E4 von Windung 8, 9, 10, 11, 12 zu Windung 9, 10, 11, 12, 13 und dann wieder unter Vergrößerung der radialen Erstreckung E5, E6 E7, E8, E9 von Windung 13, 14, 15, 16 zu Windung 14, 15 16, 17 (Figur 2), auslaufend in einen tangentialen Längenabschnitt 18, mit einer doppelt konischen, mittig eingeschnürten Außenkontur schraubenlinienförmig gewickelt wird. Hierbei ist die äußere radiale Erstreckung E1 der beim Wickelvorgang auf die in der radialen Erstreckung E größte Windung 8 folgenden Windung 9 kleiner als die radiale Erstreckung E der größten Windung 8 bemessen. Die nachfolgenden Windungen 9-12 des konischen Längenabschnitts 19 der verformten Zwischenstufe 21 des Koaxialrohrs 1 sind dann entsprechend abgestuft gestaltet.
  • Auf die in der radialen Erstreckung E4 kleinste Windung 12 des konischen Längenabschnitts 19 folgt die in der radialen Erstreckung E5 kleinste Windung 13 des benachbarten konischen Längenabschnitts 20. Diese ist hinsichtlich ihrer radialen Erstreckung E5 - wie dann auch die folgenden Windungen 14-16 - von der äußeren radialen Erstreckung E5-E8 her jeweils kleiner als die innere radiale Erstreckung der beim Wickelvorgang nachfolgenden Windung 14-17 bemessen. Die in der radialen Erstreckung E9 größte Windung 17 des konischen Längenabschnitts 20 läuft dann in den geradlinigen tangentialen Längenabschnitt 18 aus.
  • Die tangentialen Längenabschnitte 7, 18 dienen zum Fluidanschluß. Sie erstrecken sich sowohl in der Ebene gemäß Figur 1 als auch in der Ebene gemäß Figur 3 parallel zueinander.
  • Nach dem spiralförmigen Wendeln des Koaxialrohrs zu der Zwischenstufe 21 gemäß Figur 2 werden dann mit einer axialen Kraft F die Windungen 8-17 des Koaxialrohrs 1 zusammengedrückt, bis sich die beiden Lagen 22, 23 der Endstufe 24 des Koaxialrohrs 1 gemäß Figur 3 ergeben. Das derart umgeformte Koaxialrohr 1 kann dann in den Behälter 2 gemäß Figur 4 integriert werden. In der Figur 3 ist der Behälter in strichpunktierter Linienführung angedeutet.
  • Die aus den Figuren 5 bis 7 erkennbare Ausführungsform eines Koaxialrohrs 25 beruht hinsichtlich der Herstellung auf demselben Prinzip, wie es voraufgehend anhand der Figuren 1 bis 4, 8 und 9 geschildert worden ist.
  • Dieses Koaxialrohr 25 wird dadurch hergestellt, daß es, ausgehend von einem sich tangential erstreckenden Längenabschnitt 41, zunächst unter Verringerung der radialen Erstreckung E, E1, E2, E3 von Windung 8, 9, 10, 11 zu Windung 9, 10, 11, 12 dann unter Vergrößerung der radialen Erstreckung E5-E9 von Windung 13, 14, 15, 16 zu Windung 14, 15, 16, 17 anschließend unter Verringerung der radialen Erstreckung E10-E14 von Windung 26, 27, 28, 29 zu Windung 27, 28, 29, 30 und letztlich unter Vergrößerung der radialen Erstreckung E15-E19 von Windung 31, 32, 33, 34 zu Windung 32, 33, 34, 35, auslaufend in einen tangentialen Längenabschnitt 36, mit einer vierfach konischen, doppel eingeschnürten Außenkontur schraubenlinienförmig gewickelt wird (Figur 5).
  • Dann werden auch die Windungen 8-17 sowie 26-35 dieses spiralförmig gewickelten Koaxialrohrs 25 unter Aufbringung einer axialen Kraft F zusammengeschoben, bis die Vierlagigkeit gemäß Figur 7 erreicht ist. Bei diesem vierlagigen Koaxialrohr 25 sind einerseits die in der radialen Erstreckung E4, E5 kleinsten Windungen 12, 31 der beiden Außenlagen 37, 38 mit den in der radialen Erstreckung E5, E14 kleinsten Windungen 13, 30 der jeweils benachbarten Innenlagen 39, 40 und andererseits die in der radialen Erstreckung E9, E10 größten Windungen 17, 26 der Innenlage 39, 40 miteinander verbunden.
    • Bezugszeichenaufstellung
    • 1
    Koaxialrohr
    2
    Behälter
    3
    Innenrohr
    4
    Außenrohr
    5
    Spalt
    6
    Abstandshalter
    7
    tangentialer Längenabschnitt v. 1
    8
    Windung
    9
    Windung
    10
    Windung
    11
    Windung
    12
    Windung
    13
    Windung
    14
    Windung
    15
    Windung
    16
    Windung
    17
    Windung
    18
    tangentialer Längenabschnitt v. 1
    19
    konischer Längenabschnitt v. 21
    20
    konischer Längenabschnitt v. 21
    21
    Zwischenstufe
    22
    Lage v. 24
    23
    Lage v. 24
    24
    Endstufe v. 1
    25
    Koaxialrohr
    26
    Windung
    27
    Windung
    28
    Windung
    29
    Windung
    30
    Windung
    31
    Windung
    32
    Windung
    33
    Windung
    34
    Windung
    35
    Windung
    36
    tangentialer Längenabschnitt v. 25
    37
    Außenlage v. 25
    38
    Außenlage v. 25
    39
    Innenlage v. 25
    40
    Innenlage v. 25
    41
    tangentialer Längenabschnitt v. 25
    A
    axialer Abstand v. 6
    E
    radiale Erstreckung v. 8
    E1
    radiale Erstreckung v. 9
    E2
    radiale Erstreckung v. 10
    E3
    radiale Erstreckung v. 11
    E4
    radiale Erstreckung v. 12
    E5
    radiale Erstreckung v. 13
    E6
    radiale Erstreckung v. 14
    E7
    radiale Erstreckung v. 15
    E8
    radiale Erstreckung v. 16
    E9
    radiale Erstreckung v. 17
    E10
    radiale Erstreckung v. 26
    E11
    radiale Erstreckung v. 27
    E12
    radiale Erstreckung v. 28
    E13
    radiale Erstreckung v. 29
    E14
    radiale Erstreckung v. 30
    E15
    radiale Erstreckung v. 31
    E16
    radiale Erstreckung v. 32
    E17
    radiale Erstreckung v. 33
    E18
    radiale Erstreckung v. 34
    E19
    radiale Erstreckung v. 35
    F
    axiale Kraft
    L
    Länge v. 6

Claims (17)

  1. Verfahren zur Herstellung eines gewendelten Koaxialrohrs (1) für einen Wärmetauscher, dadurch gekennzeichnet, daß das Koaxialrohr (1), ausgehend von einem sich tangential erstreckenden Längenabschnitt (7), zunächst unter Verringerung der radialen Erstreckung (E, E1-E4) von Windung (8, 9, 10, 11) zu Windung (9, 10, 11, 12) und dann unter Vergrößerung der radialen Erstreckung (E5-E9) von Windung (13, 14, 15, 16) zu Windung (14, 15, 16, 17), auslaufend in einen tangentialen Längenabschnitt (18), mit einer doppelt konischen, mittig eingeschnürten Außenkontur schraubenlinienförmig gewickelt wird, und daß dann die spiralförmigen Windungen (8-17) unter paralleler Ausrichtung der endseitigen tangentialen Längenabschnitte (7, 18) zweilagig axial zusammengeschoben werden.
  2. Verfahren zur Herstellung eines gewendelten Koaxialrohrs (25) für einen Wärmetauscher, dadurch gekennzeichnet, daß das Koaxialrohr (25), ausgehend von einem sich tangential erstreckenden Längenabschnitt (41), zunächst unter Verringerung der radialen Erstreckung (E, E1-E4) von Windung (8, 9, 10, 11) zu Windung (9, 10, 11, 12), dann unter Vergrößerung der radialen Erstreckung (E5-E9) von Windung (13, 14, 15, 16) zu Windung (14, 15, 16, 17), anschließend unter Verringerung der radialen Erstreckung (E10-E14) von Windung (26, 27, 28, 29) zu Windung (27, 28, 29, 30) und letztlich unter Vergrößerung der radialen Erstreckung (E15-E19) von Windung (31, 32, 33, 34) zu Windung (32, 33, 34, 35), auslaufend in einen tangentialen Längenabschnitt (36), mit einer vierfach konischen, doppelt eingeschnürten Außenkontur schraubenlinienförmig gewickelt wird, und daß dann die spiralförmigen Windungen (8-17, 26-35) unter paralleler Ausrichtung der endseitigen tangentialen Längenabschnitte (41, 36) vierlagig axial zusammengeschoben werden.
  3. Wärmetauscher, der in einem Behälter (2) ein gewendeltes Koaxialrohr (1, 25) aufweist, dessen Innenrohr (3) mit einem zu dem im Spalt (5) zwischen dem Innenrohr (3) und dem Außenrohr (4) geführten Fluid im Wärmeaustausch befindlichen Fluid beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Koaxialrohr (1, 25) mindestens zweilagig gestaltet ist und die parallel nebeneinander angeordneten Lagen (22, 23; 37-40) unter Ausbildung mehrerer Windungen (8-17; 26-35) spiralförmig gewickelt sind, wobei die in der radialen Erstreckung (E, E9, E10) größten Windungen (8, 17, 35) der Außenlagen (22, 23; 37, 38) in sich tangential erstreckende Längenabschnitte (7, 18; 41, 36) auslaufen.
  4. Wärmetauscher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem zweilagigen Koaxialrohr (1) die in der radialen Erstreckung (E4, E5) kleinsten Windung (12, 13) der beiden Lagen (22, 23) miteinander verbunden sind.
  5. Wärmetauscher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem vierlagigen Koaxialrohr (25) einerseits die in der radialen Erstreckung (E4, E15) kleinsten Windungen (12, 31) der beiden Außenlagen (37, 38) mit den in der radialen Erstreckung (E5, E14) kleinsten Windungen (13, 30) der jeweils benachbarten Innenlage (39, 40) und andererseits die in der radialen Erstreckung (E9, E10) größten Windungen (17, 26) der Innenlagen (39, 40) miteinander verbunden sind.
  6. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr (3) durch Abstandshalter (6) zum Außenrohr (4) distanziert ist.
  7. Wärmetauscher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshalter (6) stegartig ausgebildet sind.
  8. Wärmetauscher nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshalter (6) sich parallel zur Längsachse des Koaxialrohrs (1, 25) erstrecken.
  9. Wärmetauscher nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshalter (6) einen wendelförmigen Verlauf aufweisen.
  10. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshalter (6) in Umfangsrichtung des Spalts (5) zwischem dem Innenrohr (3) und dem Außenrohr (4) zueinander versetzt angeordnet sind.
  11. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshalter (6) in Längsrichtung des Koaxialrohrs (1, 25) zueinander versetzt angeordnet sind.
  12. Wärmetauscher nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge (L) der Abstandshalter (6) etwa dem Abstand (A) von zwei in Längsrichtung des Koaxialrohrs (1, 25) aufeinander folgenden Abstandshaltern (6) entspricht.
  13. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 3 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr (3) auf seiner inneren und/oder äußeren Oberfläche profiliert ist.
  14. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 3 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl das Innenrohr (3) als auch das Außenrohr (4) aus metallischen Werkstoffen bestehen.
  15. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 3 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl das Innenrohr (3) als auch das Außenrohr (4) aus Nichteisenmetallen bestehen.
  16. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 3 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl das Innenrohr (3) als auch das Außenrohr (4) aus Kupfer oder einer Kupferlegierung bestehen.
  17. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 3 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr (3) aus Kupfer oder einer Kupferlegierung gebildet ist und das Außenrohr (4) aus einem thermoplastischen Kunststoff besteht.
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