W'ärmeaustauseher. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Wärmeaustauscher, bei denen die wärme austauschenden Mittel durch nebeneinander liegende, spiralförmig zwischen der Mitte und dem Umfang verlaufende Kanäle geleitet werden, die von den die wärmeaustauschen den Mittel trennenden Wänden, z. B. Plat ten aus Blech, gebildet werden.
Es sind Wärmeaustauscher der angege benen Art bekannt, bei denen mit spiral förmigen Nuten versehene Platten derart übereinander angeordnet sind, dass zwischen je zwei aneinander grenzenden Platten ein spiralförmiger Kanal gebildet wird. Bei die sen bekannten Wärmeaustauschern steht jeder solche Kanal nicht mit dem angren zenden Kanal, sondern mit einem darauffol- genden Kanal teils am Umfang und teils in der Mitte in Verbindung.
Jedes der wärme austauschenden Mittel strömt daher durch einen ersten Kanal vom Umfang zur Mitte, durch einen zweiten Kanal von der Mitte wieder zum Umfang, von dort durch einen dritten Kanal wieder zur Mitte und so weiter zick-zack-förmig.
Bei einem andern bekannten Wärmeaus- tauscher werden die Kanäle durch in festen Rahmen abnehmbar eingebaute, wärmeisolie rende Platten und wärmeleitende Platten ge bildet, die neben den erstgenannten Platten dichtend gegen die Rahmen angeordnet sind, wobei entweder die wärmeisolierenden Plat ten oder die wärmeleitenden Platten mit spi ralförmig verlaufenden Erhöhungen versehen sind. In diesem Wärmeaustauscher strömen die Mittel vom Umfang zur Mitte, darauf durch eine mittlere Öffnung in der wärme isolierenden Platte und schliesslich längs der andern Seite der Platte zum Umfang zu rück.
Der Hauptzweck der vorliegenden Erfin dung ist die Schaffung eines Wärmeaus- tauschers der angegebenen Art, der zufolge guter Ausnutzung der wärmeübertragenden Wandflächen wenig Platz beansprucht und dank der Art der Abgrenzung der benach- harten Kanäle und der Wahl der Strömungs richtung der wärmeaustausehenden Mittel einen guten thermischen Wirkungsgrad auf weist.
Der Wärmeaustauscher gemäss der Erfin dung enthält eine Mehrzahl von für die im Wärmeaustausch stehenden Mittel bestimm- len, nebeneinander liegenden, spiralförmigen, zwischen einer Mitte und einem Umfang verlaufenden Kanälen, die durch die Mitttal trennende \Fände gebildet werden, und kenn zeichnet sich dadurch, dass die Kanäle so ausgebildet sind, dass das Mittel in je einem Kanal durch eine einzige Wand vom Mittel in einem Kanal für das andere Mittel so wohl in radialer, als auch in axialer Rich tung getrennt wird,
wobei die Kanäle ferner so angeordnet sind, class ;jedes Mittel durch den Apparat nur zur Mitte hin oder nur von der Mitte v#eg strömt. Vorzugsweise ist der W3rmeaustauscher so ausgebildet,
dass eine Mehrzahl von Kanälen für das eine Mittel zwischen einer mittleren gemeinsamen Ein- oder Auslasskammer und einer umfänglichen gemeinsamen Aus- bezw. Einlasskammer ver laufen und dass in gleicher Weise Kanäle für ein anderes Mittel zwischen einer gemein samen mittleren und einer gemeinsamen um fänglichen Kammer verlaufen.
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfin dung sind die genannten Platten in der Mitte und/oder am Umfang, durch besondere A.b- standhaller getrennt, die zweckmässig gleich zeitig Dichtungen für die Zwischenräume zwischen den Wänden bilden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind an Hand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
Fig. 1 ist (-in schematischer Querschnitt durch ein Wärmeaustauschelement eines ein erstes Beispiel der Erfindung bildenden Ans- tauschers; die Fig. 2 und ss sind ähnliche Darstellungen von je einem Beispiel einer Anzahl von ge mäss verschiedenen Ausführungsformen zu sammengelegten Wärmeaustauschelementen; die Fig. 4, 5 und 6 zeigen im Schnitt ein zelne, zu andern Beispielen der Erfindung gehörende, mit spiralförmig verlaufenden Nuten versehene Bleche;
Fig. 7 zeigt zum Teil im Schnitt, zum Teil in Ansicht ein praktisches Ausführungs beispiel eines gemäss der Erfindung zusam- rnengebauten Wärmeaustauschers; die Fig. 8, 9 und 10 zeigen in Draufsicht Beispiele eines umfänglichen Abstandhalters, eines mittleren Abstandringes bezw. eines mit spiralförmig verlaufenden Nuten ver- sehenen Bleches, die in dem in Fig. 7 dar gestellten Wärmeaustauscher verwendet wer den können;
die Fig. 11 und 12 sind zwei weitere im sche matischen Querschnitt gezeigte Beispiele von der A.iisformiing und Zusammenlegen der Wände.
In der folgenden Beschreibung sowie in den Ansprüchen umfassen die Ausdrücke "spiralförmig verlaufende Nuten", "spiral förmiger Kanal" usw. nicht nur Nuten und Kanäle, die längs einer ununterbrochenen spiralförmigen Bahn verlaufen, sondern auch solche, die eine schrittweise oder in anderer Weise unregelmässig oder nicht ununter- brochen verlaufende Bahn aufweisen, die im wesentlichen in einer, einer spiralförmigen Bahn äquivalenten Weise verläuft.
Die ge nannten Ausdrücke umfassen auch eine kom- Linierte spiralförmige und schraubenförmige Bahn, also zum Beispiel von der Form, die eine Spiralfeder annimmt, wenn ihre beiden Enden axial auseinander gezogen werden. Die die Nuten oder Kanäle bildenden Bleche oder Platten können daher im wesentlichen entweder eben oder kegelmantelförmig sein.
In den Zeichnungen bezeichnet 10 ein kreisrundes Blech oder eine Platte, das eine vorn Umfang des Bleches bis zu dessen Mitte verlaufende spiralförmige Nut aufweist. Mit 11 (Fig. 1 und 2) sind kreisrunde Bleche oder Platten ohne Nuten oder dergleichen bezeichnet, die zu beiden Seiten des Bleches 10 angeordnet sind und gegen die höchsten und tiefsten Punkte der Berge und Täler des spiralgewellten Bleches 10 anliegen und da- durch zwei Spiralkanäle 12 und 14 begren zen, die auf beiden Seiten des Bleches 10 vom Umfang zur Mitte hin verlaufen. Die Abstandhalter 15 und 16 sind am Umfang und in der Mitte zwischen den Blechen 10 und 11 angeordnet.
Sie sind mit Öffnungen 17, 17 und 18 versehen, die in Verbindung mit den beiden Kanälen 12 und 14 stehen und zur Zuführung bezw. Ableitung der ,värmeaustauschenden Mittel dienen.
Gemäss Fig. 1 wird das eine Mittel, das durch lotrechte Striche angedeutet ist, zum Beispiel durch die eine Öffnung 17 am Um fang zugeführt und strömt durch den spi ralförmigen Kanal 12, der von der gewellten Platte 10 und von der obern ebenen Platte 11 begrenzt ist, bis zur Mitte, wo es durch eine der in der Mitte vorgesehenen Öffnungen 18 abfliesst.
Das andere, durch waagrechte Striche angedeutete Mittel gelangt durch eine andere in der Mitte vorgesehene Öffnung 18 in den Wärmeaustauscher, strömt durch den Spiralkanal 14, der durch die gewellte Platte 10 und die untere ebene Platte 11 be grenzt ist, und verlässt den VJärmeaustau- scher durch eine andere am Umfang vor gesehene Öffnung 17. Hier fliesst somit das erste Mittel nur zur Mitte hin und das zweite Mittel nur von der Mitte weg. Die Mittel sind durch die gewellte Platte 10 der art getrennt, dass das eine Mittel vom andern Mittel in sowohl radialer als auch axialer Richtung durch diese einzige Wand 10 sepa riert wird.
Die Platte 10 kann aus einem Baustoff von gutem Wä,rmeleitvermögen bestehen, z. B. aus Eisen, rostfreiem Stahl, Kupfer, Blei oder dergleichen, oder aus einem Bau stoff von weniger gutem Wärmeleitvermögen, wie zum Beispiel aus einem künstlichen Stoff, z. B. Bakelit. In gleicher Weise kön nen die Platten 11 aus einem wärmeleiten den Baustoff bestehen oder aus einem wärme isolierenden Baustoff, wie Asbest, einer Masse aus Asbest und Gummi oder derglei chen. Die spiralförmigen Nuten in der Platte 10 können nach einem beliebigen bekannten Verfahren hergestellt werden, z. B. durch Pressen oder Walzen oder auch durch Giessen, beispielsweise nach dem Pressgussverfahren.
Um einen Wärmeaustauscher von hinrei chend grosser Leistung zu erhalten, werden nach Fig. 2 mehrere der in Fig. 1 gezeigten Elemente zu einer Einheit vereinigt. Nach Fig. 2 sind eine Anzahl voneinander gleichen gewellten Blechen 10 in zueinander gleicher Lage aufeinander gelegt, so dass die Berge und Täler der Bleche zusammenfallen. Zwi schen je zwei benachbarten gewellten Ble chen sind ebene Bleche 11 angeordnet.
Wenn in einem Stapel von einander glei chen, auf jeder Seite mit einer spiralförmig verlaufenden Nut versehenen Bleche 10 jedes zweite Blech um einen Winkel von 180 ge genüber den angrenzenden Blechen gedreht ist, können die dazwischenliegenden ebenen Bleche in Wegfall kommen. Eine derartige Anordnung ist in Fig. 8 gezeigt.
Hier liegen die Täler der spiralförmigen Nut des einen Bleches an den Bergspitzen der Nuten an grenzender Bleche an, so dass ein spiral förmiger Kanal 20 gebildet wird, der durch zwei gewellte Bleche 10 begrenzt wird und in der Querrichtung durch die Berührungs fläche oder Berührungslinie zwischen den Blechen abgeschlossen ist. Um dies zu er reichen, ist es nicht notwendig, dass die Ble che einander völlig gleich sind; dagegen soll die Steigung der Nuten für die verschiedenen Bleche dieselbe sein. Durch die Anordnung der Bleche in dieser Weise wird der so auf gebaute Wärmeaustauscher stabiler und fester und man erhält eine hinsichtlich der Strömung geeignetere Kanalform.
In den Ausführungsformen der Fig. 2 und 8 wird das Mittel in einem Kanal für das eine Mittel vom Mittel in vier Kanälen oder Kanalteilen für das andere Mittel je durch eine einzige Wand getrennt. Aus diesen Figuren, sowie aus Fig. 11 und 12, geht auch hervor, dass das Mittel in einem Kanal von demselben Mittel in einem andern Kanal in einigen Richtungen durch einen Kanal für das an dere Mittel und in einigen Richtungen (waag recht und lotrecht) durch zwei zusammen stossende Wände getrennt wird.
Wenn bei der in Fig. 3 gezeigten Anordnung ebene Zwischenbleche zur Verwendung kommen, braucht der Verdrehungswinkel der gewell ten Bleche 10 nicht offener als 180 " zu sein, sondern es kann irgendein anderer Winkel zur Bildung spiralförmiger, in der Querrichtung abgeschlossener Kanäle verwandt werden. In dem Falle, wo der Verdrehungswinkel 180 ist und ebene Zwisohenbleehe eingeschaltet sind, ist das Mittel in einem Kanal. für das eine Mittel vom Mittel in drei Kanälen oder Kanalteilen für das andere Mittel durch eine einzige Wand getrennt.
Kommen jedoch Bleche 10 von einander gleicher Form zur Anwendung, so kann ohne Hilfe von ebenen Zwischenblechen 11 in diesem Falle kein ari derer Winkel als 180 verwandt werden.
Hinsichtlich der Form und Grösse des Querschnittes der Nuten der Bleche 10 oder der von diesen Blechen mit oder ohne Zu hilfenahme von Zwischenblechen 11 gebil deten Kanäle können je nach den Arbeits bedingungen des Wärmeaustauschers viele verschiedene Ausführungsformen in Anwen dung kommen.
Die höchsten und tiefsten Wellenteile können im Querschnitt mehr oder weniger V-förmig oder bogenförmig, oder, wie in den Fig. 1 bis 3 gezeigt, in anderer 'Weise abgerundet. sein, oder auch, wie in Fig. 4 dargestellt, geradlinig ausgebildet sein, um zwischen den gewellten Blechen eine grö ssere Berührungsfläche zu erzielen.
Die Quer schnittsfläche der spiralförmigen Nuten bezw. Kanäle kann, wie in den Fig. 1 bis 4 gezeigt, zu beiden Seiten des Bleches gleich sein und auf der ganzen Länge der Nuten unverändert ])leihen, es ist aber auch mög lich, die Bleche mit einer Wellung zu ver sehen, die Nuten von verschiedenen Quer schnitten auf beiden Seiten der Bleche er gibt, wie dies in den Fig. 5 und 6 gezeigt ist.
Gemäss Fig. 5 ist die Qiiersclinittsfläelic, jeder Nut auf ihrer ganzen Länge unverän dert, jedoch ist sie auf der einen Seite des Bleches grösser als auf der andern. Derartige Bleche können Anwendung finden, wenn die je Zeiteinheit durchströmende Menge des einen wärmeaustauschenden Mittels grösser ist als die Menge des andern Mittels, wobei das erstgenannte Mittel durch den Kanal mit grösserem Querschnitt geleitet wird, um für beide Mittel ungefähr die gleiche Strömungs geschwindigkeit zu erhalten, was aus wärme technischen Gesichtspunkten oft erwünscht ist.
Gemäss Fig. 6 besitzt die Nut auf der obern Seite des Bleches 10 einen Querschnitt, der allmählich vom Umfang zur Mitte hin abnimmt, während die Querschnittsfläche der Nut auf der Unterseite des Bleches im we sentlichen unverändert auf der ganzen Länge der Nut ist.
Es ist zu beachten, dass, wenn die Nuten auf der einen oder auf beiden Sei-, ten der Bleche 10 einen wechselnden Quer schnitt aufweisen und ebene Zwischenbleche nicht zur Anwendung kommen. nicht alle Bleche 10 einander gleich sein können, soll- (-lern eine geeignete Form erhalten müssen, um eine Berührung zwischen den höchsten Punkten des einen Bleches und den tiefsten Punkten des angrenzenden Bleches sicherzu stellen.
Diese Blechform kann man vorteil haft dort anwenden, wo der Wärmeaustausch zwischen einem Gas oder Dampf, wie über hitztem Wasserdampf, und einer Flüssigkeit erfolgen soll, wobei das Gas durch den Ka nal mit allmählich abnehmendem Quer schnitt geführt wird, um die Abnahme des Rauminhaltes infolge der Temperaturernie drigung auszugleichen, so dass wenigstens an nähernd eine unveränderte Gas- oder Dampf geschwindigkeit erhalten wird.
Wird über hitzter Dampf als wärmeabgebendes Mittel verwandt, wobei der Dampf während des Durchganges durch den Wärmeaustauscher kondensiert, so soll zweckmässig der Quer schnitt der Nuten der Bleche 10 zuerst in der Strömungsrichtung des Dampfes geringer werden, um zunächst die Raumverminderung des Dampfes auf Grund der Temperatur abnahme und darauf die Raumverminderung infolge der Kondensation auszugleichen, worauf der Querschnitt unverändert ist, da dann nur das Kondensat hindurchgeleitet wird. Die Verhältnisse sind natürlich um- gekehrt, wenn Dampf erzeugt werden soll.
Falls zwei Flüssigkeiten mit verschiedenen Durchflussmengen je Zeiteinheit im Wärme austausch stehen, wird zweckmässig die mit grösserer Menge strömende Flüssigkeit von innen nach aussen geleitet. Ist das eine wärmeaustauschende Mittel Dampf, so soll er von aussen nach innen geleitet werden, da der Strömungswiderstand gegen die Mitte zu in folge der grösseren Krümmung der Kanäle vergrössert wird.
Als besonders vorteilhafte Ausführungen für den Fall, dass zwei verschieden grosse Mengen wärmeaustauschender Mittel behan delt werden sollen, haben sich die in den Fig. 11 und 1.2 dargestellten Anordnungen und Ausbildungen der Bleche oder Platten gezeigt. Nach Fig. 11 sind zwischen die wellenförmigen Spiralbleche 10, deren ein ander zugekehrte Wellenscheitel zusammen fallen, einseitig mit Nuten versehene, sonst aber ebene Bleche 11a derart eingeschaltet, dass die ebenen Teile zwischen den genannten, einander zugekehrten Wellenscheiteln zu lie gen kommen. Dabei wird ein grosser Kanal 47 für das eine Mittel von drei kleineren Kanälen 48 für das andere Mittel umgeben.
Fig. 12 zeigt eine ebenfalls aus zwei verschie denen, untereinander aber gleichen Reihen von Blechen bestehende Ausführungsform. Die Nuten der Bleche der einen Reihe sind auf der einen Seite V- oder eng-U-förmig (49) und auf der andern Seite flach-U-förmig (50). Die Bleche der andern Reihe sind die Spiegelbilder der Bleche der ersten Reihe und sind zwischen die letzteren eingeschaltet. Dabei sind, wie z. B. aus Fig. 12 hervorgeht, die Bleche derselben Reihe um<B>180'</B> gegen einander verdreht, und die benachbarten Ble che verschiedener Reihen liegen paarweise mit den V-förmigen Wellenscheiteln anein ander an.
In der in der Fig. 12 gezeigten Ausführungsform wird ein grosser Kanal 50 von sechs kleinen Kanälen 49 je durch eine einzige Wand getrennt.
In sämtlichen, in den Fig. 2 bis 6 und 11 und 12 gezeigten Ausführungsformen sind die Wände derart ausgeformt bez-iv. anein- ander zusammengelegt, dass das eine Mittel vom andern Mittel sowohl in axialer als auch in radialer Richtung durch eine einzige Wand getrennt ist (Fix. 2, 3, 11 und 12) bezw. getrennt werden kann (Fix. 4, 5 und 6). In Fig. 2 ist durch die Öffnungen 17 angedeutet, dass jedes Mittel nur zur Mitte hin oder von der Mitte weg strömen soll.
Obwohl dies in den Fig. 3 bis 6 und 11 und 12 nicht dargestellt worden ist, trifft es je doch auch in diesen Fällen zu, wenn diese Anordnungen in zum Beispiel dem zu be schreibenden Wärmeaustauscher der Fig. 7 angewandt werden sollen.
Gleichgültig, ob nur gewellte Bleche 10 oder solche Bleche in Verbindung mit ebenen Zwischenblechen 11 zur Anwendung kom men, sollen die Bleche zweckmässig durch geeignete Abstandhalter gehalten werden, die zwar aus in geeigneter Weise umgebogenen Teilen der Bleche selbst, aber vorzugsweise aus besonderen losen oder mit einem der be nachbarten Bleche verschweissten, verlöteten oder dergleichen Stücken bestehen können, die zweckmässig aus nachgiebigem Stoff, z. B. mehr oder weniger hartem Gummi, be stehen.
Diese Abstandhalter, die am Umfang und/oder in der Mitte der Bleche angeordnet werden können, sind zweckmässig so ausgebil det, dass sie gleichzeitig als Dichtung zwi schen den Blechen derart dienen, dass nur dasjenige Mittel, das zwischen denselben Wänden wie der entsprechende Abstandhal ter fliesst oder fliessen soll, an den Abstand haltern vorbei kommen kann. Man kann zwi schen den Abstandhaltern und den Blechen ein Dichtungsmaterial anbringen und/oder in den Abstandhaltern und/oder Blechen Ver steifungen, z. B. Vertiefungen oder Rillen oder angelötete oder angeschweisste Streifen vorsehen, um eine gute Dichtungswirkung sicherzustellen, wenn die Bleche in der im folgenden näher beschriebenen Weise zusam mengepresst oder gezogen werden.
Derartige Versteifungen können sich über den ganzen Umfang erstrecken.
Wenn sich derartige Vertiefungen oder Rillen in dem Teil der Bleche befinden, wo die Aus- bezw. Einlässe angeordnet sind, bil den sie dort wertvolle Versteifungen der Ble che, besonders wenn die Bleche infolge von Aussparungen in den Abstandhaltern dort nicht unterstützt sind. Die genannten Ver tiefungen oder Rillen können gegebenenfalls nur bei diesen Aussparungen vorgesehen sein. Jedenfalls stellen sie gute Führungen für das Dichtungsmaterial, z. B. Gummiringe, hezw. für die Abstandhalter selbst dar.
Der in den Fig. 7 bis 10 gezeigte Wärme austauseher enthält nur mit Spiralnuten ver sehene kreisrunde Bleche 10 in einer der ge wünschten Leistungsfähigkeit des Wärme austauscbers entsprechenden Anzahl, aber keine ebenen Zwischenbleche<B>11.</B> Am Um fang und in der Mitte sind die Bleche zweck mässig zu ebenen Teilen 21 ausgebildet und durch am Umfang und in der Mitte angeord- nete Abstandringe 22 und 23 voneinander ge trennt, die mit im wesentlichen ebenen Flu chen mit den ebenen Teilen 21 der Bleche in Berührung stehen.
Jeder der umfäng lichen Abstandringe 22 ist mit diametral ent gegengesetzten Öffnungen 24 Lind 25 (Fig. 8) versehen, von denen die Wand der Öffnung 25 mit seitlichen Löchern 26 versehen ist, während die Wand der Öffnung 24 nicht durchlöchert ist. In ähnlicher Weise hat jeder Mittelabstandring 23 zwei Öffnungen 27 und 28, wobei in der Wand der Öffnung 28 seitliche Löcher 29 vorgesehen sind (Fig. 9). Entsprechende Öffnungen 24a und 25a am Umfang und in der Mitte (27a und 28a) sind in den Blechen 10 vorgesehen.
Die in Fig. 8 und 9 veranschaulichten Abstandhalter sind so ausgebildet und die Öffnungen für die Ein- und Auslasskammern, Schraubenlöcher und dergleichen derart symmetrisch angeord net, dass, wenn jeder zweite Abstandhalter den übrigen Abstandhaltern gegenüber um <B>180</B> versetzt ist, die genannten Öffnungen zur Bildung von Ein- und Auslasskammern zusammenwirken.
Die Bleche 10 sind aufeinander gelegt und werden von den umfänglichen und mitt leren Abstandringen 22 Lind 23 in der Weise voneinander getrennt, dass jedes zweite Blech 10 und jeder zweite Abstandring 22 und 23 um<B>180</B> im Verhältnis zum benachbarten Blech und Abstandring verdreht ist.
Wie im Zusammenhang mit Fig. 3 beschrieben, kom men dadurch die obern Teile der Nuten eines Bleches 10 und die untern Teile der Nuten des angrenzenden Bleches miteinander in Be rührung unter Bildung von spiralförmigen Kanälen 20, die von zwei Blechen begrenzt sind und in der Querrichtung durch die Be rührungsflächen oder Berührungslinien der Bleche abgeschlossen sind. Jeder Kanal steht am Umfang mit Hilfe der Löcher oder Öff nungen 26 in Verbindung mit der Öffnung 25 und in der Mitte mit Hilfe der Löcher 29 in Verbindung mit der Öffnung 28.
Infolge der Verdrehung der Abstandringe 22, 23 um 180 werden zwei getrennte Kanalsysteme gebildet, von denen jedes ,jeden zweiten Ka nal zwischen den Blechen umfasst und eine von den zusammenfallenden Öffnungen 24, 25 und 24a, 25a gebildete umfängliche Ein lass- oder Auslasskammer 30 und 31, sowie eine von den zusammenfallenden Öffnungen 27, 28 und 27a, 28a gebildete mittlere Aus lass- oder Einlasskammer 32 und 33 aufweist.
Die aus den Blechen 10 und Abstandringen 22 und 23 bestehende Einheit wird zwischen Stirnwänden 34, 35 mit Hilfe von Schrau ben 36 und Muttern 37 zusammengehalten. Die Schrauben 36 sind durch übereinander liegende Löcher 38 in den Blechen 10, Löcher 39 und 40 in den Abstandringen 22 und 23, sowie durch entsprechende Löcher in den Stirnwänden 34, 35 geführt. Zweckmässiger dürfte es jedoch sein, nur zwei dieser Schrau ben durch die Bleche und Abstandhalter zu führen, was vollkommen genügt, um diesel ben in richtiger Lage zu halten.
Die Stirn wände oder Deckel besitzen am Umfang Kanäle 41, 42, die mit den umfänglichen Kammern 30, 31 zusammenfallen, sowie in der Mitte angeordnete Kanäle 43, 44, die mit den mittleren Kammern 32, 33 zusam menfallen. Diese Kanäle dienen als Einlass und Auslass für die wärmeaustauschenden Mittel. Es ist zu beachten, dass hier ein sehr schwieriges Dichtungsproblem vorliegt, weil benachbarte Bleche sowohl gegeneinander den Wellenscheiteln entlang, als auch gegen dazwischenliegende Abstandhalter abgedich tet werden sollen. Da somit an zwei ver schiedenen Stellen eine Dichtung gebildet werden soll, muss an mindestens einer dieser Stellen eine Packung aus elastischem oder nachgiebigem Werkstoff verwendet werden.
Es ist daher möglich, die Dicke der Abstand ringe 22, 23 so zu wählen, dass bei der Zu- sammendrüekung des Aggregates durch An ziehen der Schrauben 36 die Bleche 10 um einen gewissen Betrag an- bezw. ineinander gepresst werden, um eine gute Dichtung an den Berührungsflächen bezw. Berührungs linien zwischen den Blechen sicherzustellen und die Leckage zwischen den verschiedenen Kanälen zu verhindern. Um dieses Zusam menpressen der Bleche zu erleichtern, können die Abstandringe 22, 23 aus einem verhält nismässig weichen Baustoff bestehen, z. B. aus Hartgummi.
Um im Falle der Verwendung nach giebiger Abstandhalter oder Dichtungsringe eine Ausbuchtung derselben infolge eines innern Überdruckes zu verhindern, kann man um die Abstandringe herum, zweckmässig innerhalb der Schrauben 36, Versteifungs bänder oder einen Versteifungsmantel anord nen. Vorteilhaft verwendet man dabei zwei teleskopförmig ineinandergreifende Mäntel, um die Versteifung der fertigen Höhe des Wärmeaustauschers anpassen zu können. Eine derartige Versteifung kann man auch da durch erzielen, dass man die äussern Blech räder ausserhalb der Abstandringe umbiegt.
Um die flüssigkeits- bezw. gasdichte Be rührung zwischen den Blechen zu erhöhen, z. B. zwischen den höchsten und tiefsten Tei len der gewellten Bleche, können die Bleche abwechselnd aus einem härteren und einem weicheren Stoff bestehen. Als härterer Stoff kann beispielsweise rostfreier Stahl und als weicherer Stoff Blei verwandt werden.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, längs den v or 'handenen Berührungsflächen t> ein Dich- tungsmaterial anzubringen, wie Bänder, Lei sten oder dergleichen, beispielsweise aus Gummi, gegebenenfalls durch Gummierung der Wellenspitzen.
Die Arbeitsweise des Wärmeaustauschers nach Fig. 7 ist folgende: Das eine wärmeaustauschende Mittel wird beispielsweise am Umfang durch den Ein lass 41 und die Kammer 30 eingeführt und gelangt durch die Löcher 26 in den Ab standringen 22 in das eine Kanalsystem, strömt in einer spiralförmigen Bahn durch die Spiralkanäle dieses Systems und tritt durch die Löcher 29, die mittlere Kammer 33 und den Auslass 44 aus.
Ein anderes Mittel wird zum Beispiel durch den mittleren Ein lass 43 und die mittlere Kammer 32 ein geführt, fliesst durch die Löcher 29 in das andere Kanalsystem und strömt dann in einer ähnlichen spiralförmigen Bahn durch die Spiralkanäle dieses andern Systems.
Bei die ser Anordnung strömen die Mittel im Gegen strom durch den Wärmeaustauscher, man kann aber offensichtlich auch das Gleich stromprinzip anwenden, wobei die beiden Mittel durch die äussern Einlässe 41 und 42 zugeführt werden und durch die innern Aus- lässe 43 und 44 ausströmen oder besser um gekehrt, da die Kanäle dann der Durchströ- mung einen geringeren Widerstand bieten.
Bei der in den Fig. 7 bis 10 gezeigten Ausführungsform sind die Kanäle für jedes der Mittel alle parallel im Verhältnis zum Eimass und Auslass angeordnet. Es ist natür lich möglich, mehrere solcher Einheiten der art miteinander zu verbinden, dass eine Ka nalgruppe mit einer andern Kanalgruppe für dasselbe Mittel in Reihe geschaltet wird. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass Öffnungen in entsprechender Weise in den Abstandringen vorgesehen werden, z. B.
derart, dass der ganze Wärmeaustauscher so zusagen aus zwei oder mehreren aufeinander gestellten und in Reihe geschalteten Einhei ten der beschriebenen Bauart zusammen gesetzt ist.
In den Fig. 7 bis 10 ist der Querschnitt auf der ganzen Länge der Kanäle unverän- dert und auf beiden Seiten der Bleche gleich gross und es sind keine ebenen Zwischen bleche vorhanden. Es ist jedoch zii beachten, dass irgendeine der in den Fig. 1, 2 und 4 bis 6 gezeigten Ausführungsformen sowie irgendeine andere Kombination von Blechen mit Nuten von wechselndem Querschnitt oder mit verschiedener Form auf den beiden Sei ten der Bleche oder irgendeine beliebige Kombination derartiger Bleche mit ebenen Zwischenblechen Verwendung finden kann.
Im Rahmen der Erfindung können auch zwei oder mehrere Wärmeaustauscher beniäss den Fig. 7 bis 10 oder in irgendeiner Weise abgeänderte Wärmeaustauscher initeiiiaiidc;r verbunden werden.
In diesem Falle und auch dann, wenn ein Wärmeaiistausclier in meh rere Teile unterteilt ist, soll zweckmässiger weise ein l@,Iittel, das im ersten Wärmeaus- tauscher bezw. im ersten Teil von innen nach aussen strömt, im folgenden @\'ürmeaust < iu- seher bezw. Teil von aussen nach innen strö men, um dem bei der Strömung nach innen grösseren Widerstand auszugleichen.
Es ist aueli möglich, auf jedes, Seite des Bleches 10 ein Bündel von zwei oder meh reren parallel zueinander und nebeneinander verlaufenden spiralf < irinigen Nuten anzu ordnen, wobei sie in gemeinsame Eile- oder Austrittsöffnungen münden können, die schon in den Blechen 10 selbst oder erst in den Abstandhaltern 22, 2 3 angeordnet: sind.
Dabei ist. es vorteilhaft, die Ein- bezw. Aus- lassÖffnungen in den Abstandhaltern als durchgehende Aussparungen auszubilden und die Bleche mit den obenerwähnten Verstei fungen zu versehen. Vorausgesetzt, dass die Nuten der verschiedenen Bleche die gleiche Steigung aufweisen, können die Bleche ge geneinander so versetzt zusammengelegt wer- den, dass die Spiralkanäle entstehen.
Der Winkel, uin den die Wände ein Verhältnis zueinander zu versetzen sind, ist, entweder etwa 180 dividiert durch die Anzahl der auf derselben Seite der Wand parallel zueinan der verlaufenden Nuten, oder gleich dein Pro dukt aus diesem Winkel mit einer ungeraden, ganzen Zahl. Durch die Anordnung von in eh- reren parallelen hl\uten lür jedes wärmeaus tauschende Mittel wird der grosse Vorteil er reicht,
dass die Grösse der nachteiligen Ein wirkung von etwaigen Undichtigkeiten zwi schen benachbarten Kanälen vermindert wird, da nur heim äussersten und innersten Kanal des Bündels eine Leckage nach aussen bezw. innen in benachbarte Kanäle nachteilig ist. Bei derselben Q,uerschnittsfläche der ein zelnen Kanäle eines Bündels wie die eines Einzelkanals wird zwischen je zwei Platten oder Blechen eine der Anzahl der Kanäle des Biindels entsprechende grössere Menge vors Wärmemittel leindurchgeleitet, die Ka- nallänge aber entsprechend abgekürzt.
Auch empfiehlt es sich manchmal, zwei oder meh rere Apparate oder Gruppen eines Apparates in Reihe nacheinander zu schalten bezw. zu sammenzubauen.
Obwohl die Spiralnuten bei den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsfor- inen nahezu bis zur Mitte laufen, ist es ohne Überschreitung des Rahmens der Erfindung möglicb, die Bleche mit einer grösseren oder kleineren Mittelöffnung auszubilden, so dass sie im wesentlichen ringförmig werden, wo bei auch die innern wie auch die äussern .N1 standhalter zweckmässig ebenfalls ring förmig gemacht werden.
Diese Mittelöffnung ist zweckmässig so gross, dass sie Zutritt zwecks Reparaturen oder dergleichen ermög licht.
Eine weitere Ausführungsform der Er findung besieht darin, dass die Bleche derart im Verhältnis zueinander angeordnet sind, dass zwei verschiedenartige Kanalgruppen ge bildet werden, derart, dass auf einen rein spiralförmig verlaufenden Kanal ein Kanal folgt, der zwar ebenfalls durch zwei Spiral- bleche begrenzt ist, in dem aber die Wellen scheitel nicht auf ihrer ganzen Länge anein ander anliegen, so dass abwechselnd reine Spiralkanä 1e für das eine Mittel und unregel mässige, von Spiralteilen begrenzte Kanäle für (las andere Mittel aufeinander folgen.
Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass man Bleche, deren Nuten die- seibe Steigung aufweisen, derart gegeneinan- der versetzt, zu einem Paar zusammenlegt, dass die Bleche längs der Scheitel der Nuten gegeneinander zu liegen kommen, wobei ein rein spiralförmiger Kanal (oder, falls meh rere Nuten auf derselben Seite der Bleche an geordnet sind, mehrere spiralförmige Kanäle) zwischen diesen Blechen entsteht (bezw. ent stehen), und mehrere solche Paare, nach Wendung jedes zweiten Paares, um einen Durchmesser, das heisst so, da,ss die untere Seite nach oben kommt,
zusammenlegt, wo bei die Nuten und Kanäle jedes zweiten Paa res im Sinne des Uhrzeigers und die der übrigen Paare im entgegengesetzten Sinne verlaufen, so dass zwischen den Paaren un regelmässige Kanäle entstehen. Es ist auch möglich, die Paare durch geeignete Abstand halter beliebig weit voneinander zu entfer nen. Diese Ausführungsform eignet sich be sonders dann, wenn das eine der wärmeaus tauschenden Mittel eine Flüssigkeit und das andere Dampf oder Gas ist. Die Flüssigkeit wird dann durch die .rein spiralförmig ver laufenden Kanäle und das gasförmige Mittel durch die dazwischenliegenden Kanäle ge führt.
Heat exchangers. The present invention relates to heat exchangers in which the heat exchanging means are passed through side-by-side, spirally running between the center and the periphery channels which are separated from the walls separating the heat exchanging means, e.g. B. Plat th made of sheet metal.
There are known heat exchangers of the specified type, in which plates provided with spiral-shaped grooves are arranged one above the other in such a way that a spiral-shaped channel is formed between two adjacent plates. In these known heat exchangers, each such channel is not connected to the adjacent channel, but to a subsequent channel, partly on the circumference and partly in the middle.
Each of the heat exchanging means therefore flows through a first channel from the circumference to the center, through a second channel from the center back to the circumference, from there through a third channel back to the center and so on in a zigzag shape.
In another known heat exchanger, the channels are formed by detachable, heat-insulating plates and heat-conducting plates built into fixed frames, which are arranged in a sealing manner against the frame next to the first-mentioned plates, either the heat-insulating plates or the heat-conducting plates with spi ral-shaped elevations are provided. In this heat exchanger, the agents flow from the periphery to the center, then through a central opening in the heat-insulating plate and finally back along the other side of the plate to the periphery.
The main purpose of the present invention is to create a heat exchanger of the specified type, which, according to good utilization of the heat-transferring wall surfaces, takes up little space and, thanks to the type of delimitation of the adjacent channels and the choice of flow direction of the heat-exchanging means, a good thermal Efficiency has.
The heat exchanger according to the invention contains a plurality of adjacent, spiral-shaped channels running between a center and a circumference, which are intended for the means involved in heat exchange, and which are formed by the walls separating the Mitttal, and are characterized by that the channels are designed so that the agent in each channel is separated by a single wall from the agent in a channel for the other agent in both radial and axial directions,
the channels further being arranged so that each agent flows through the apparatus only towards the center or only from the center. The heat exchanger is preferably designed in such a way that
that a plurality of channels for the one means between a central common inlet or outlet chamber and a circumferential common outlet and respectively. Inlet chamber run ver and that in the same way channels for another agent between a common central and a common circumferential chamber run.
According to a preferred embodiment of the invention, the mentioned plates are separated in the middle and / or on the circumference by special stand-off halls, which expediently simultaneously form seals for the spaces between the walls.
Embodiments of the invention are explained in more detail with reference to the accompanying drawings.
1 is a schematic cross section through a heat exchange element of an exchanger forming a first example of the invention; FIGS. 2 and 5 are similar representations each of an example of a number of heat exchange elements combined according to different embodiments; 4, 5 and 6 show in section an individual sheet metal belonging to other examples of the invention and provided with spirally extending grooves;
7 shows, partly in section and partly in view, a practical embodiment example of a heat exchanger assembled according to the invention; 8, 9 and 10 show, in plan view, examples of a circumferential spacer, a central spacer ring, respectively. a sheet metal provided with spirally extending grooves which can be used in the heat exchanger shown in FIG. 7;
11 and 12 are two further examples, shown in schematic cross section, of the shaping and folding of the walls.
In the following description as well as in the claims the terms "spiral-shaped grooves", "spiral-shaped channel" etc. encompass not only grooves and channels which run along an uninterrupted spiral-shaped path, but also those which run in a stepwise or otherwise irregular manner or have a non-continuous path which runs essentially in a manner equivalent to a spiral path.
The terms mentioned also include a combined spiral and helical path, for example of the shape that a spiral spring assumes when its two ends are pulled apart axially. The metal sheets or plates forming the grooves or channels can therefore be essentially either flat or cone-shaped.
In the drawings, 10 denotes a circular sheet or plate which has a spiral groove extending from the periphery of the sheet to its center. 11 (FIGS. 1 and 2) denotes circular sheets or plates without grooves or the like, which are arranged on both sides of the sheet 10 and bear against the highest and lowest points of the peaks and valleys of the helically corrugated sheet 10 and thus two Spiral channels 12 and 14 limit zen, which extend on both sides of the sheet 10 from the circumference to the center. The spacers 15 and 16 are arranged on the circumference and in the middle between the metal sheets 10 and 11.
They are provided with openings 17, 17 and 18 which are in communication with the two channels 12 and 14 and for supply BEZW. Deriving the, heat-exchanging means serve.
According to Fig. 1, the one means, which is indicated by vertical lines, for example through the one opening 17 in order to catch and flows through the spiral-shaped channel 12, which is limited by the corrugated plate 10 and the upper flat plate 11 is to the middle, where it flows through one of the openings 18 provided in the middle.
The other medium, indicated by horizontal lines, enters the heat exchanger through another opening 18 provided in the middle, flows through the spiral channel 14, which is delimited by the corrugated plate 10 and the lower flat plate 11, and leaves the heat exchanger through another opening 17 seen on the circumference. Here, the first agent thus flows only towards the center and the second agent only away from the center. The means are separated by the corrugated plate 10 in such a way that one means is separated from the other means in both the radial and axial directions by this single wall 10.
The plate 10 may consist of a building material of good thermal conductivity, e.g. B. made of iron, stainless steel, copper, lead or the like, or from a building material of less good thermal conductivity, such as from an artificial substance, eg. B. Bakelite. In the same way, the plates 11 can consist of a thermally conductive building material or a thermally insulating building material such as asbestos, a mass of asbestos and rubber or the like. The spiral grooves in plate 10 can be made by any known method, e.g. B. by pressing or rolling or by casting, for example by the pressure casting process.
In order to obtain a heat exchanger of sufficiently high performance, several of the elements shown in FIG. 1 are combined into one unit according to FIG. 2. According to FIG. 2, a number of corrugated metal sheets 10 which are identical to one another are placed on top of one another in the same position so that the peaks and valleys of the sheets coincide. Between each two adjacent corrugated sheets are flat sheets 11 are arranged.
If in a stack of each other equals, on each side with a spiral groove provided sheets 10 every second sheet is rotated by an angle of 180 ge compared to the adjacent sheets, the intermediate flat sheets can be omitted. Such an arrangement is shown in FIG.
Here are the valleys of the spiral groove of one sheet at the mountain peaks of the grooves on adjacent sheets, so that a spiral channel 20 is formed, which is bounded by two corrugated sheets 10 and in the transverse direction by the contact surface or line of contact between the Sheet metal is complete. In order to achieve this, it is not necessary that the sheets are completely identical to one another; on the other hand, the pitch of the grooves should be the same for the different sheets. By arranging the metal sheets in this way, the heat exchanger constructed in this way becomes more stable and solid and a channel shape that is more suitable for the flow is obtained.
In the embodiments of FIGS. 2 and 8, the means in a channel for one means is separated from the means in four channels or channel parts for the other means, each by a single wall. From these figures, as well as from FIGS. 11 and 12, it can also be seen that the means in one channel of the same means in another channel in some directions through a channel for the other means and in some directions (horizontal and vertical) is separated by two colliding walls.
If flat spacer sheets are used in the arrangement shown in FIG. 3, the angle of twist of the corrugated sheets 10 need not be more open than 180 ", but any other angle can be used to form spiral-shaped, transversely closed channels in the case where the twist angle is 180 and flat intermediate sheets are included, the means in a channel for one means is separated from the means in three channels or channel parts for the other means by a single wall.
If, however, sheets 10 of the same shape are used, no angle other than 180 can be used in this case without the help of flat intermediate sheets 11.
With regard to the shape and size of the cross-section of the grooves of the sheets 10 or the channels formed by these sheets with or without the aid of intermediate sheets 11, many different embodiments can be used depending on the working conditions of the heat exchanger.
The highest and lowest corrugation parts can be more or less V-shaped or arcuate in cross-section, or, as shown in FIGS. 1 to 3, rounded in another way. or, as shown in FIG. 4, be designed in a straight line in order to achieve a larger contact surface between the corrugated metal sheets.
The cross-sectional area of the spiral grooves respectively. Channels can, as shown in FIGS. 1 to 4, be the same on both sides of the sheet and unchanged along the entire length of the grooves]) borrow, but it is also possible, please include the sheets with a corrugation to see the grooves of different cross-sections on both sides of the sheets he gives, as shown in Figs.
According to Fig. 5, the Qiiersclinittsfläelic, each groove is unchanged over its entire length, but it is larger on one side of the sheet than on the other. Such sheets can be used if the amount of one heat-exchanging agent flowing through per unit of time is greater than the amount of the other agent, the first-mentioned agent being passed through the channel with a larger cross-section in order to obtain approximately the same flow rate for both agents, which is often desirable from a thermal technical point of view.
According to FIG. 6, the groove on the upper side of the sheet 10 has a cross section which gradually decreases from the circumference towards the center, while the cross-sectional area of the groove on the underside of the sheet is essentially unchanged over the entire length of the groove.
It should be noted that if the grooves on one or both sides of the metal sheets 10 have an alternating cross-section and flat intermediate sheets are not used. not all sheets 10 can be the same, should- (learn a suitable shape to ensure contact between the highest points of one sheet and the lowest points of the adjacent sheet.
This sheet metal shape can be used advantageously where the heat exchange between a gas or vapor, such as heated water vapor, and a liquid is to take place, the gas being passed through the channel with gradually decreasing cross-section to reduce the volume as a result to compensate for the drop in temperature, so that at least an approximately unchanged gas or steam speed is obtained.
If heated steam is used as a heat-emitting agent, the steam condensing during passage through the heat exchanger, the cross-section of the grooves of the metal sheets 10 should first be smaller in the direction of flow of the steam in order to initially reduce the space of the steam due to the temperature decrease and then to compensate for the reduction in space due to the condensation, whereupon the cross-section is unchanged, since then only the condensate is passed through. The situation is of course reversed when steam is to be generated.
If two liquids with different flow rates per unit of time are exchanging heat, the liquid flowing with a larger amount is expediently conducted from the inside to the outside. If the heat-exchanging medium is steam, it should be conducted from the outside inwards, since the flow resistance towards the center is increased as a result of the greater curvature of the channels.
The arrangements and designs of the metal sheets or plates shown in FIGS. 11 and 1.2 have been shown to be particularly advantageous embodiments in the event that two different amounts of heat exchanging agents are to be treated. According to Fig. 11, between the wave-shaped spiral sheets 10, whose one facing wave crests coincide, are provided with grooves on one side, but otherwise flat sheets 11a are switched on in such a way that the flat parts come to lie between the mentioned, facing wave crests. A large channel 47 for the one means is surrounded by three smaller channels 48 for the other means.
Fig. 12 shows an embodiment which also consists of two different but identical rows of metal sheets. The grooves of the sheets of one row are V-shaped or narrow-U-shaped (49) on one side and flat-U-shaped (50) on the other side. The sheets of the other row are the mirror images of the sheets of the first row and are inserted between the latter. Here are such. B. from Fig. 12, the sheets of the same row rotated by <B> 180 '</B> against each other, and the neighboring sheets of different rows are in pairs with the V-shaped wave crests on one another.
In the embodiment shown in FIG. 12, a large channel 50 is separated from six small channels 49 each by a single wall.
In all of the embodiments shown in FIGS. 2 to 6 and 11 and 12, the walls are shaped in this way, respectively. put together so that one means is separated from the other means both in the axial and in the radial direction by a single wall (fix. 2, 3, 11 and 12) or. can be separated (Fix. 4, 5 and 6). In FIG. 2, the openings 17 indicate that each agent should only flow towards the center or away from the center.
Although this has not been shown in FIGS. 3 to 6 and 11 and 12, it always applies in these cases when these arrangements are to be applied in, for example, the heat exchanger of FIG. 7 to be written.
Regardless of whether only corrugated sheets 10 or such sheets in connection with flat intermediate sheets 11 are used, the sheets should be suitably held by suitable spacers, which are made from appropriately bent parts of the sheets themselves, but preferably from special loose or with one of the neighboring sheets welded, soldered or the like can consist of pieces that are expediently made of flexible material, eg. B. more or less hard rubber, be available.
These spacers, which can be arranged on the circumference and / or in the middle of the sheets, are expediently designed so that they also serve as a seal between the sheets in such a way that only the means that is between the same walls as the corresponding spacer flows or should flow, can get past the spacers. You can apply a sealing material between the spacers and the sheets and / or stiffeners in the spacers and / or sheets Ver, z. B. provide recesses or grooves or soldered or welded strips to ensure a good sealing effect when the sheets are pressed together or pulled together in the manner described in more detail below.
Such stiffeners can extend over the entire circumference.
If there are such depressions or grooves in the part of the sheets where the Ausbezw. Inlets are arranged, they bil the surface there valuable stiffeners, especially if the plates are not supported there due to recesses in the spacers. The mentioned recesses or grooves can optionally only be provided in these recesses. In any case, they provide good guides for the sealing material, e.g. B. rubber rings, hezw. for the spacers themselves.
The heat exchanger shown in Figs. 7 to 10 contains only with spiral grooves provided circular metal sheets 10 in a number corresponding to the desired performance of the heat exchanger, but no flat intermediate sheets <B> 11. </B> At the circumference and in in the middle, the sheets are expediently formed into flat parts 21 and separated from one another by spacer rings 22 and 23 arranged on the circumference and in the middle, which are in contact with the flat parts 21 of the sheets with essentially flat surfaces.
Each of the circumferential spacer rings 22 is provided with diametrically opposite openings 24 and 25 (FIG. 8), of which the wall of the opening 25 is provided with lateral holes 26, while the wall of the opening 24 is not perforated. Similarly, each center spacer ring 23 has two openings 27 and 28, lateral holes 29 being provided in the wall of the opening 28 (FIG. 9). Corresponding openings 24a and 25a on the circumference and in the middle (27a and 28a) are provided in the metal sheets 10.
The spacers illustrated in FIGS. 8 and 9 are designed in such a way and the openings for the inlet and outlet chambers, screw holes and the like are symmetrically arranged such that when every second spacer displaces the remaining spacers by <B> 180 </B> is, said openings cooperate to form inlet and outlet chambers.
The sheets 10 are placed on top of one another and are separated from one another by the circumferential and central spacer rings 22 and 23 in such a way that every second sheet 10 and every second spacer ring 22 and 23 by <B> 180 </B> in relation to the adjacent sheet and spacer ring is twisted.
As described in connection with FIG. 3, the upper parts of the grooves of a sheet 10 and the lower parts of the grooves of the adjacent sheet come into contact with one another to form spiral channels 20 which are delimited by two sheets and in the transverse direction are completed by the contact surfaces or lines of contact of the sheets. Each channel communicates circumferentially with the opening 25 by means of holes or openings 26 and in communication with the opening 28 in the center by means of the holes 29.
As a result of the rotation of the spacer rings 22, 23 by 180, two separate channel systems are formed, each of which comprises every other channel between the sheets and a circumferential inlet or outlet chamber 30 and formed by the coincident openings 24, 25 and 24a, 25a 31, as well as a central outlet or inlet chamber 32 and 33 formed by the coinciding openings 27, 28 and 27a, 28a.
The unit consisting of the metal sheets 10 and spacer rings 22 and 23 is held together between the end walls 34, 35 by means of screws 36 and nuts 37. The screws 36 are guided through holes 38 lying one above the other in the metal sheets 10, holes 39 and 40 in the spacer rings 22 and 23, and through corresponding holes in the end walls 34, 35. However, it should be more expedient to only run two of these screws through the metal sheets and spacers, which is completely sufficient to keep the same ben in the correct position.
The end walls or cover have channels 41, 42 on the circumference, which coincide with the peripheral chambers 30, 31, and channels 43, 44 arranged in the middle, which fall together with the middle chambers 32, 33. These channels serve as inlet and outlet for the heat exchange media. It should be noted that there is a very difficult sealing problem here, because neighboring sheets should be sealed against each other along the corrugation crests and against spacers in between. Since a seal is to be formed at two different points, a packing made of elastic or flexible material must be used at at least one of these points.
It is therefore possible to select the thickness of the spacer rings 22, 23 so that when the unit is compressed by tightening the screws 36, the metal sheets 10 are tightened or removed by a certain amount. are pressed into each other to bezw a good seal on the contact surfaces. Ensure lines of contact between the sheets and prevent leakage between the various ducts. To facilitate this together menpressen the metal sheets, the spacer rings 22, 23 can consist of a behaves tense soft building material, for. B. made of hard rubber.
In order to prevent a bulge of the same as a result of an internal overpressure in the case of using after generous spacers or sealing rings, one can arrange around the spacer rings, appropriately within the screws 36, stiffening bands or a stiffening jacket. It is advantageous to use two telescopically interlocking jackets in order to be able to adapt the stiffening to the finished height of the heat exchanger. Such a stiffening can also be achieved by bending the outer sheet metal wheels outside the spacer rings.
To the liquid or. To increase gas-tight contact between the sheets, z. B. between the highest and deepest Tei len of the corrugated sheets, the sheets can consist alternately of a harder and a softer material. For example, stainless steel can be used as a harder material and lead as a softer material.
Another possibility consists in attaching a sealing material along the existing contact surfaces, such as strips, strips or the like, for example made of rubber, possibly by rubber coating the shaft tips.
The operation of the heat exchanger according to FIG. 7 is as follows: The one heat exchanging agent is introduced, for example, on the periphery through the inlet 41 and the chamber 30 and passes through the holes 26 in the standing ring 22 in the one channel system, flows in a spiral path through the spiral channels of this system and exits through holes 29, central chamber 33 and outlet 44.
Another agent is introduced, for example, through the central inlet 43 and the central chamber 32, flows through the holes 29 into the other channel system and then flows in a similar spiral path through the spiral channels of this other system.
In this arrangement, the agents flow countercurrently through the heat exchanger, but the co-current principle can obviously also be used, with the two agents being supplied through the outer inlets 41 and 42 and flowing out through the inner outlets 43 and 44 or better vice versa, since the channels then offer less resistance to the flow.
In the embodiment shown in FIGS. 7 to 10, the channels for each of the means are all arranged in parallel in relation to the size and outlet. It is of course possible to connect several such units to one another in such a way that one channel group is connected in series with another channel group for the same means. This can be achieved, for example, in that openings are provided in the spacer rings in a corresponding manner, e.g. B.
in such a way that the entire heat exchanger is composed of two or more units of the type described, placed one on top of the other and connected in series.
In FIGS. 7 to 10, the cross section is unchanged over the entire length of the channels and is of the same size on both sides of the metal sheets and there are no flat intermediate metal sheets. It should be noted, however, that any of the embodiments shown in Figures 1, 2 and 4-6 as well as any other combination of sheets with grooves of alternating cross-section or shape on the two sides of the sheets or any combination of such sheets can be used with flat intermediate sheets.
Within the scope of the invention, two or more heat exchangers as shown in FIGS. 7 to 10, or heat exchangers modified in some way, can initially be connected.
In this case and also when a heat exchanger is subdivided into several parts, it is more practical to use a medium that is in the first heat exchanger or in the first part flows from the inside to the outside, in the following @ \ 'ürmeaust <iuseher resp. Part of the flow from the outside to the inside to compensate for the greater resistance in the flow to the inside.
It is also possible to arrange a bundle of two or more spiral grooves running parallel to one another and next to one another on each side of the sheet 10, whereby they can open into common hurry or outlet openings that are already in the sheets 10 themselves or only arranged in the spacers 22, 2 3: are.
It is. it is advantageous to To design outlet openings in the spacers as continuous recesses and to provide the sheets with the above-mentioned stiffeners. Provided that the grooves of the different sheets have the same pitch, the sheets can be put together offset against one another in such a way that the spiral channels are created.
The angle at which the walls are to be offset in relation to one another is either about 180 divided by the number of grooves running parallel to one another on the same side of the wall, or the product of this angle with an odd, whole number. By arranging several parallel tubes for each heat-exchanging medium, the great advantage is achieved,
that the size of the adverse effect of any leaks between adjacent channels is reduced, since only the outermost and innermost channel of the bundle leakage to the outside or. inside in adjacent channels is disadvantageous. With the same cross-sectional area of the individual channels of a bundle as that of a single channel, a larger amount corresponding to the number of channels in the bundle is passed in front of the heating medium between each two plates or sheets, but the channel length is shortened accordingly.
It is also sometimes advisable to switch two or more devices or groups of a device in series, respectively. to assemble.
Although the spiral grooves in the embodiments shown in the drawings run almost to the middle, it is possible, without going beyond the scope of the invention, to design the metal sheets with a larger or smaller central opening so that they are essentially ring-shaped, including the Both the inside and the outside .N1 holders can also be made ring-shaped.
This central opening is expediently so large that it allows access for repairs or the like light.
A further embodiment of the invention provides that the metal sheets are arranged in relation to one another in such a way that two different channel groups are formed in such a way that a channel which runs purely in a spiral shape is followed by a channel which is also delimited by two spiral metal sheets in which, however, the crests of the waves do not lie against one another over their entire length, so that alternating pure spiral channels for one medium and irregular channels, delimited by spiral parts, for (while other means follow one another.
This can be achieved, for example, by combining sheets whose grooves have this pitch offset from one another to form a pair that the sheets come to lie against one another along the apex of the grooves, a purely spiral-shaped channel (or if several grooves are arranged on the same side of the sheets, several spiral-shaped channels) arise between these sheets (or arise), and several such pairs, after turning every second pair, by a diameter, that is, because, ss the bottom side comes up,
merged, where in the grooves and channels every second Paa res in the clockwise direction and those of the other pairs in the opposite direction, so that irregular channels arise between the pairs. It is also possible to use a suitable spacer to remove the pairs from one another as far as desired. This embodiment is particularly suitable when one of the heat exchanging means is a liquid and the other is vapor or gas. The liquid is then passed through the channels that run purely in a spiral shape and the gaseous agent through the channels in between.