CH635420A5

CH635420A5 - Heat exchanger having a coil formed from wire meshes and arranged on a support tube

Info

Publication number: CH635420A5
Application number: CH347478A
Authority: CH
Inventors: Franciscus Roffelsen
Original assignee: Spiro Research Bv
Priority date: 1977-04-01
Filing date: 1978-03-31
Publication date: 1983-03-31
Also published as: FR2386006A1; ATA204478A; DE2714617C2; NO145391C; IT1101855B; IT7848679A0; NO145391B; NL7803013A; SE457288B; GB1579516A; JPS6127678B2; JPS53128050A; NO781123L; FR2386006B1; DE2714617A1; NL180782B; NL180782C; SE7803595L; YU75978A; AT355064B

Description

635 420 2 635 420 2

PATENTANSPRÜCHE Ein weiterer schwerwiegender Nachteil des bekannten PATENT CLAIMS Another serious disadvantage of the known

Wärmeaustauschers gegenüber anderen bekannten Austau- Heat exchanger compared to other known exchangers

1. Wärmeaustauscher mit einer durch Drahtmaschen gebilde- Schern mit nebeneinander liegenden Wendelwindungen und ten, auf einem Trägerrohr schraubenlinienförmig angeordneten dicht an dicht hintereinander auf dem Trägerrohr aufliegenden Wendel, bei dem die Drahtmaschen, in radialer Richtung des 5 Drahtmaschen besteht darin, dass infolge der Überlappung der Trägerrohres betrachtet, länger sind als in Richtung der Rohr- Drahtmaschen benachbarter Wendelwindungen sich auf dem achse und bei dem die Drahtmaschen benachbarter Wendelwin- Umfang des Trägerrohrs nur jeweils die Hälfte von Drahtma-dungen in axialer Richtung des Trägerrohres überlappt angeord- sehen unterbringen lässt. Der dadurch verursachte Verlust an net sowie über einen mit gleicher Steigung wie diejenige der Austauschfläche kann durch die infolge der Überlappung der Wendel mit Abstand um das Trägerrohr gewickelten Stützdraht 10 Drahtmaschen erreichbare Vermehrung der auf einem Träger-gegeneinander abgestützt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die rohr gegebener Länge unterzubringenden Zahl von Wendelwin-Drahtmaschen (2a, 2a', 2a") je einen äusseren Steg aufweisen, düngen nicht annähernd ausgeglichen werden. 1. Heat exchanger with a shear formed by wire mesh with adjacent helical turns and th, helically arranged on a support tube arranged helically close to each other on the support tube, in which the wire mesh in the radial direction of the 5 wire mesh consists in that as a result of the overlap of the support tube, are longer than in the direction of the tube-wire mesh of adjacent spiral turns on the axis and in which the wire mesh of the adjacent spiral winch circumference of the support tube can only be accommodated in the axial direction of the support tube so as to be arranged so that they are overlapped. The resulting loss of net and over a slope with the same slope as that of the exchange surface can be achieved by the support wire 10 wire meshes which can be achieved as a result of the overlap of the helix wound at a distance around the support tube, characterized in that the tube given number of Wendelwin wire meshes (2a, 2a ', 2a ") to be accommodated in the given length each have an outer web, fertilization cannot be approximately compensated.

die parallel und im Abstand zum Trägerrohr (1) angeordnet auf Schliesslich ist auch die offensichtlich zur Ermöglichung eines einer zu diesem koaxialen Zylinderfläche liegen, und dass die einfachen kontinuierlichen Wickelvorgangs gewählte Dreieck-Drahtmaschen (2a, 2a', 2a") benachbarter Wendelwindungen (2)15 form der Drahtmaschen nachteilig für den Wärmeaustausch, da einander mindestens so weit überlappen und der Stützdraht (3) diese Drahtmaschen dem thermisch zu beeinflussenden Medium so um den Aussenumfang der Wendel gewickelt und an dieser eine nach aussen zunehmend kleiner werdende Oberfläche befestigt ist, dass er alle äusseren Stege der Drahtmaschen (2a, anbieten und der Temperaturunterschied zwischen diesen Ober-2a', 2a") benachbarter Wendelwindungen (2) miteinander ver- flächenteilen und dem sie umgebenden Medium mit zunehmenbindet. 20 der Entfernung vom Trägerrohr immer geringer, die thermisch which is arranged parallel to and at a distance from the support tube (1) Finally, it is also obvious to enable a cylindrical surface coaxial with this, and that the simple continuous winding process selected triangular wire meshes (2a, 2a ', 2a ") of adjacent helical turns (2 ) 15 form of the wire meshes disadvantageous for the heat exchange, since at least as much overlap one another and the support wire (3) these wire meshes are wound around the outer circumference of the coil to the medium to be influenced thermally, and an increasingly smaller surface is attached to it he offers all the outer webs of the wire meshes (2a, and the temperature difference between these top 2a ', 2a ") of adjacent spiral turns (2) flatly part with one another and binds the medium surrounding them to increase. 20 the distance from the carrier tube is getting shorter, the thermal

2. Wärmeaustauschernach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- zu beeinflussende Menge des Mediums aber immer grösser wird, net, dass der Stützdraht (3) etwa um seinen Durchmesser ver- Demgegenüber besteht die Aufgabe der Erfindung darin, bei senkt in einer Rinne liegt, die von abgeschrägten äusseren Ecken einem Wärmeaustauscher der eingangs genannten Art einerseits der Drahtmaschen (2a') benachbarter Wendelwindungen (2) 25 die wirksame Drahtoberfläche beträchtlich zu vergrössern, den gebildet wird (Fig. 3). Temperaturverlauf innerhalb der Wendel günstiger zu gestalten 2. Heat exchanger according to claim 1, characterized by the quantity of the medium to be influenced, but always larger, net, that the support wire (3) approximately by its diameter. In contrast, the object of the invention is to be located in a channel that is lowered chamfered outer corners of a heat exchanger of the type mentioned at the outset, on the one hand, of the wire meshes (2a ') of adjacent spiral turns (2) 25 to considerably increase the effective wire surface which is formed (FIG. 3). To make the temperature curve within the coil cheaper

3. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 oder 2, sowie andererseits die Drahtwendel so zu verfestigen, dass sie dadurch gekennzeichnet, dass die Drahtmaschen (2a") der Wen- allen bei der Fertigung, beim Lagern, beim Transport, bei der delwindungen (2) die Form von sich vom Trägerrohr (1) radial Installation sowie beim Gebrauch unvermeidbaren Beanspru-nach aussen verbreiternden gleichschenkligen Dreiecken oder chungen gewachsen ist. 3. Heat exchanger according to one of claims 1 or 2, and on the other hand to solidify the wire helix in such a way that it is characterized in that the wire meshes (2a ") are used by everyone during manufacture, storage, transport, and winding (2 ) the shape of radial installation from the support tube (1) and isosceles triangles or chunks widening outwards when using unavoidable stress has grown.

Trapezen haben. Erreicht wird das erfindungsgemäss dadurch, dass die Draht- Have trapezoids. This is achieved according to the invention in that the wire

maschen je einen äusseren Steg aufweisen, die parallel und im mesh each have an outer web, which are parallel and in

Abstand zum Trägerrohr angeordnet auf einer zu diesem koaxia-Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmeaustauscher mit len Zylinderfläche liegen, und dass die Drahtmaschen benach-einer durch Drahtmaschen gebildeten, auf einem Trägerrohr 3J harter Wendelwindungen einander mindestens so weit überlap-schraubenlinienförmig angeordneten Wendel, bei dem die pen und der Stützdraht so um den Aussenumfang der Wendel The invention relates to a heat exchanger with a cylindrical surface, and that the wire meshes adjacent to a coil turns formed by wire meshes and hard on a support tube 3J are arranged at least so far overlapping helical lines the pen and the support wire around the outer circumference of the coil

Drahtmaschen, in radialer Richtung des Trägerrohres betrach- gewickelt und an dieser befestigt ist, dass er alle äusseren Stege tet, länger sind als in Richtung der Rohrachse und bei dem die der Drahtmaschen benachbarter Wendelwindungen miteinander Drahtmaschen benachbarter Wendel windungen in axialer Rieh- verbindet. Wire meshes, viewed in the radial direction of the carrier tube and fastened to it so that it tends all outer webs, are longer than in the direction of the tube axis and in which the wire meshes of adjacent coil turns connect wire meshes of adjacent coil turns in axial rieh.

tung des Trägerrohres überlappt angeordnet sowie über einen Der so angeordnete und befestigte Stützdraht kann alle Drähte mit gleicher Steigung wie diejenige der Wendel mit Abstand um 40 der Wendel in ihrer radialen Ausrichtung sichern und zugleich das Trägerrohr gewickelten Stützdraht gegeneinander abgestützt alle Drahtmaschen in Richtung der Wendelachse aneinander sind. abstützen. Er kann mit den äusseren Wendeldrahtschenkeln ein The support tube arranged and fastened can secure all wires with the same pitch as that of the helix at a distance of 40 the helix in their radial alignment, and at the same time the support wire wound support wire against one another supports all wire meshes in the direction of the helix axis are. support. It can be used with the outer spiral wire legs

Bei einem aus der US-PS 877252 bekannten Wärmeaustau- geschlossenes zylindrisches Gitter bilden, das allen praktisch zu scher dieser Art haben die Drahtmaschen die Form schlanker, erwartenden äusseren Krafteinwirkungen widersteht, spitzwinkliger gleichschenkliger Dreiecke mit abgerundeten 45 Die Drahtmaschen können die Form von länglichen Recht-Ecken, die mit ihren Spitzen radial nach aussen weisen. Die von ecken, von sich radial nach aussen verjüngenden oder verbrei-den Dreieckschenkeln gebildeten, teilweise ineinandergreifen- ternden Trapezen aber auch von mit ihren Spitzen auf dem den Flanken der Drahtmaschen benachbarter Wendelwindungen Trägerrohr wärmeleitend befestigten gleichschenkligen Dreiek-bilden aussen eine schraubenlinienförmige Rinne, in die ein ken haben. Durch die Wahl der Maschenform können die Grösse In the case of a heat-exchanged cylindrical grid known from US Pat. No. 877252, which all practically shear of this type, the wire meshes have the shape of slender, expected external forces, acute-angled isosceles triangles with rounded corners. Corners with their tips pointing radially outwards. The trapezoids formed by corners, tapering or widening radially outwards, partially interlocking, but also by their tips on the isosceles triangles attached to the flanks of the wire meshes adjacent to the flank of the wire mesh, form a helical groove on the outside into which have a ken. By choosing the mesh shape, the size

Stützdraht eingelegt ist, der die Drahtmaschen der Wendel gegen 50 der Austauschfläche, der Temperaturverlauf, aber auch der Verlagerungen und Verformungen durch äussere Krafteinwir- Wickelvorgang in relativ weiten Grenzen beeinflusst werden, kungen schützen soll. Während zum Aufwickeln von Wendeln mit rechteckigen oder Support wire is inserted, which is intended to protect the wire meshes of the helix against the exchange surface, the temperature profile, but also the displacements and deformations in relatively wide limits by external force winding processes. While winding coils with rectangular or

Trotz dieses Stützdrahts sind jedoch die zur Bildung einer sich nur geringfügig in einer Richtung verjüngenden trapezförmi- Despite this support wire, however, the trapezoidal tapered to form a

möglichst grossen, dem zu erwärmenden oder zu kühlenden gen Drahtmaschen eine Hilfsvorrichtung zum nachherigen axia- as large as possible, an auxiliary device for subsequent axia- the wire mesh to be heated or cooled

Medium ausgesetzten Oberfläche aus sehr dünnem Draht beste- 55 len Ineinanderschieben der Drahtmaschen nebeneinander aufgehenden Drahtmaschen mindestens in ihren über den Stützdraht wickelter Wendelwindungen erforderlich ist, lassen sich Wen-hinausragenden Bereichen sehr empfindlich gegen äussere Ein- dein mit sich nach aussen stärker erweiternden trapezförmigen Wirkungen, wie sie schon bei der Herstellung, besonders aber bei oder mit ihren -zweckmässig etwas abgeflachten - Spitzen auf der Lagerung, beim Transport sowie beim Einbau solcher Wär- dem Trägerrohr aufliegenden dreieckigen Drahtmaschen ohne meaustauscher am Verwendungsort unvermeidlich sind. 60 eine solche Hilfsvorrichtung in ihre Endlage auf das Trägerrohr If the surface exposed to medium is made of very thin wire, it is necessary to push the wire mesh into one another, at least in the spiral turns wound over the supporting wire, areas that protrude little can be very sensitive to external ins and trapezoidal effects that expand to the outside, as they are inevitable during manufacture, but especially with or with their - suitably flattened - tips on storage, during transport and when installing such triangular wire meshes lying on the support tube without a exchanger at the place of use. 60 such an auxiliary device in its end position on the support tube

Das gilt umsomehr, als der Stützdraht nur mit geringer Vor- aufwickeln. This applies all the more as the support wire only has to be pre-wound with a small amount.

Spannung in die von den Wendelwindungen gebildete Rinne Wendeln mit den zuletzt genannten Drahtmaschenformen eingelegt, an den Wendeldrähten aber nicht befestigt ist. Das hat können insofern einen günstigeren Temperaturverlauf haben, als zur Folge, dass er schon bei geringen Verlagerungen oder mit nach aussen abnehmender Temperaturdifferenz zum ther- Tension is inserted into the groove formed by the spiral turns with the last-mentioned wire mesh shapes, but is not attached to the spiral wires. This can have a more favorable temperature profile, as a result of which, even with small displacements or with a decreasing temperature difference to the outside,

Verformungen eines relativ kleinen Teils der Drahtmaschen 65 misch zu beeinflussenden Medium die diesem angebotene Oberseine Vorspannung und seinen Reibungsschluss mit den Draht- fläche zunehmend grösser wird. Deformations of a relatively small part of the wire mesh 65 medium to be influenced in a mixed manner, the upper tension and the frictional engagement offered to the wire surface become increasingly larger.

maschen verliert und dann die ihm zugedachte Aufgabe nicht Einige Ausführungsbeispiele des erfmdungsgemässen Wärme mehr erfüllen kann. austauschers sind in der Zeichnung schematisch dargestellt. mesh loses and then the task intended for him can no longer fulfill some embodiments of the heat according to the invention. Exchangers are shown schematically in the drawing.

3 635 420 3,635,420

Darin zeigen: einer bereits aufgebrachten Wendelwindung die Drahtmaschen The wire meshes show an already applied spiral turn

Fig. 1 einen im Bereich einer Wendelwindung durch einen der anschliessend daneben aufgebrachten Wendelwindung axial 1 axially in the area of a helical turn through one of the helical turn subsequently applied next to it

Wärmeaustauscher gelegten Querschnitt, einzuschieben. Dazu dient eine Hilfsvorrichtung, die als solche Insert the heat exchanger cross-section. An auxiliary device serves as such

Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen Teil eines Wärmeaustau- nicht Gegenstand dieser Erfindung ist. Auf diese Weise ergibt schers mit länglich rechteckigen Wendeldrahtmaschen, 5 sich eine aus den Figuren 2 und 3 ersichtliche Anordnung der Fig. 2 is a longitudinal section through part of a heat exchanger is not the subject of this invention. In this way, schers with elongated rectangular helical wire meshes 5 results in an arrangement of FIGS

Fig. 3 eine Abwandlung des Austauscherteils nach Fig. 2 in Wendeldrahtmaschen 2a, 2a' auf dem Trägerrohr 1. Dort übergleicher Darstellung, läppen die im wesentlichen länglich rechteckigen Wendeldraht-Fig. 4 einen Längsschnitt durch einen Teil eines Wärmeaustau- maschen2abzw. 2a' benachbarter Wendelwindungen einander schers mit dreieckigen sich nach aussen verbreiternden Wendel- mit etwa einem Drittel ihrer axialen Breite. Die in Umfangsrich-drahtmaschen und io tung nebeneinander liegenden Teile der Drahtmaschen benach- 3 shows a modification of the exchanger part according to FIG. 2 in helical wire meshes 2a, 2a 'on the carrier tube 1. As shown above, the substantially elongated rectangular helical wire FIGS. 4 shows a longitudinal section through part of a heat exchanger mesh 2 or 2a 'of adjacent helical turns with a triangular helix which widens outwards and about one third of their axial width. The parts of the wire meshes lying next to one another in the circumferential directional wire mesh and io tung are adjacent

Fig. 5 eine Draufsicht auf einen Teil einer abgewickelten barter Wendel Windungen sind durch einen über den äusseren Fig. 5 is a plan view of a part of a developed beard spiral turns are through one over the outer

Umfangsfläche eines der Ausführungsbeispiele nach den Figuren Wendelumfang gewickelten und an allen Drahtmaschen befestig- Circumferential surface of one of the exemplary embodiments according to the figures is wound around the circumference of the spiral and fastened to all wire meshes.

2, 3 oder 4. ten Kopfdraht 3 in der ihnen gegebenen Lage gegen tangentiale 2, 3 or 4. th head wire 3 in the given position against tangential

Der Wärmeaustauscher besteht grundsätzlich aus einem Lei- und axiale Verlagerungen gesichert. The heat exchanger basically consists of a lei and axial displacements secured.

tungsrohr 1 für einen fliessfähigen Wärmeträger, dessen Tempe- 15 Die äusseren Schenkel der Wendeldrahtmaschen bilden mit ratur unter oder über derTemperatur des den Austauscher dem Kopfdraht ein stabiles rohrförmiges Gitter, von dem eine umgebenden, thermisch zu beeinflussenden Mediums liegen Abwicklung ausschnittweise in Fig. 5 dargestellt ist. The outer legs of the helical wire mesh form a stable tubular grid with temperature below or above the temperature of the exchanger, the head wire, from which a surrounding medium to be thermally influenced is shown in sections in Fig. 5 is.

kann, einer auf das Rohr als Träger schraubenlinienförmig Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 liegt dabei der Kopfdraht aufgewickelten Drahtwendel 2 und einem über den Aussenum- 3 auf den Aussenschenkeln der Drahtmaschen auf, während bei fang der Drahtwendel gewickelten Versteifungs- oder Kopf- 20 der Ausführungsform nach Fig. 3 der Kopfdraht 3 um seinen draht 3. Durchmesser versenkt in einer schraubenlinienförmigen Rinne 2, the head wire wound wire coil 2 and one over the outer circumference 3 rests on the outer legs of the wire mesh, while in the case of the wire coil wound stiffening or head 20 of the helix in the embodiment according to FIG Embodiment according to FIG. 3, the head wire 3 sunk around its wire 3. Diameter in a helical groove

Alle Drahtmaschen der Wendel 2 sind auf dem Trägerrohr 1 in liegt, die die abgeschrägten äusseren Ecken der Drahtmaschen bekannter Weise durch Löten oder Schweissen derart befestigt, 2a' benachbarter Wendelwindungen miteinander bilden. All wire meshes of the helix 2 are located on the carrier tube 1 in which the beveled outer corners of the wire mesh are fastened in a known manner by soldering or welding in such a way that 2a 'form adjacent helical turns with one another.

dass sich für den Wärmedurchgang von der Rohrwand zur Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 besteht die Drahtwendel that there is for the heat transfer from the tube wall in the embodiment according to FIG. 4, the wire helix

Drahtmasche ein metallischer Querschnitt ergibt, der minde- 2S aus gleichschenkligen, spitzwinklig-dreieckigen Drahtmaschen stens dem doppelten Querschnitt des Wendeldrahts entspricht. 2a", die mit ihren abgerundeten oder leicht abgeflachten Spitzen Wire mesh results in a metallic cross-section that corresponds to at least 2S of isosceles, acute-angled-triangular wire meshes at least twice the cross-section of the spiral wire. 2a ", with their rounded or slightly flattened tips

Auch der Kopfdraht 3 ist mit jeder von ihm gekreuzten Masche auf dem Trägerrohr 1 aufliegen und nur mit ihren äusseren Teilen des Wendeldrahts fest verbunden, wobei es allerdings mehr auf zwischen die Drahtmaschen einer benachbarten Wendelwindung die Festigkeit als auf die Leitfähigkeit der Verbindung ankommt, ragen. Solche Wendeln mit nur im Bereich ihres Aussenumfan- The head wire 3, too, lies on the carrier tube 1 with each stitch crossed by it and is only firmly connected to its outer parts of the helix wire, whereby, however, strength depends more on the wire mesh of an adjacent helix turn than the conductivity of the connection. Such coils with only in the area of their outer circumference

Wie aus Fig. 1 erkennbar, liegen die Maschen des die Wendel 2 30 ges ineinandergreifenden Maschen lassen sich beim Aufwickeln bildenden Drahts auf der Wand des Trägerrohrs 1 mit gegenseiti- auf das Trägerrohr in die gezeichnete Lage bringen, ohne dass es gen Abständen auf, die mindestens gleich dem Drahtdurchmes- eines axialen Verschiebers der jeweils auflaufenden Windung ser sind. Dadurch ist es möglich, während des kontinuierlichen bedarf. Das äussere Bild dieser ebenfalls durch einen Kopfdraht As can be seen from FIG. 1, the stitches of the stitches which intermesh the helix 2 30 can lie on the wall of the support tube 1 when the wire is being wound onto the support tube 1 with one another in the position shown, without there being any gaps are at least equal to the wire diameter of an axial shifter of the respective winding ser. This makes it possible to use it during continuous needs. The outer image of this also through a head wire

Aufwickeins der Wendel zwischen die Drahtmaschen jeweils 3 verfestigten Drahtwendel entspricht der Darstellung in Fig. 5. Winding up the helix between the wire meshes in each case 3 solidified wire helices corresponds to the illustration in FIG. 5.

35 35

M M

1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings