DE10000288C1 - Spiral heat exchanger; has spiral elements for at least two media, each with central tube and spiralled multichannel profile sealingly connected to slots in central tube and having tapered sealed end - Google Patents
Spiral heat exchanger; has spiral elements for at least two media, each with central tube and spiralled multichannel profile sealingly connected to slots in central tube and having tapered sealed endInfo
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Abstract
Description
Spiralwärmeaustauscher sind technische Einrichtungen, die bei relativ klei nem Bauvolumen einen hohen effektiven Wärmeaustausch zwischen gleichen oder unterschiedlichen Medien gestatten.Spiral heat exchangers are technical devices that are relatively small a high effective heat exchange between allow the same or different media.
Der überwiegenden Mehrzahl der bekannten Spiralwärmeaustauscher haftet der Nachteil an (z. B. dem Spiralwärmeaustauscher der EP 0 380 419 B1), dass sie mit verhältnismäßig aufwendigen Verfahren bei komplizierten Ar beitsabläufen hergestellt und mehrdimensional geschweißt bzw. gelötet werden müssen.The vast majority of the known spiral heat exchangers are liable the disadvantage of (e.g. the spiral heat exchanger of EP 0 380 419 B1), that with relatively complex procedures for complicated Ar manufacturing processes and multi-dimensionally welded or soldered Need to become.
Im Umfang der EP 0 529 819 B1 ist es aber auch schon bekannt, extrudierte Mehrkanalprofile durch spiralförmiges Wickeln zu einem Spiralwärmeaus tauscher auszubilden. Bei diesem Vorschlag liegen die Anschlüsse zu den gekrümmten Mehrkanalprofilen einmal im Innern und einmal am Außenum fang der Spiralwärmeaustauscher. Diese Bauart erlaubt keine kompakte Gestaltung eines Spiralwärmeaustauschers und ist somit in der Anwen dungsbreite beschränkt. Außerdem wird durch die außen liegenden Anschlüsse die Rotationssymmetrie und somit die Druckstabilität beeinträchtigt.In the scope of EP 0 529 819 B1, however, it is already known to extrude Multi-channel profiles by spiral winding to a spiral heat train exchangers. In this proposal, the connections to the curved multi-channel profiles once inside and once on the outside catch the spiral heat exchanger. This design does not allow a compact Design of a spiral heat exchanger and is therefore in use limited width. In addition, the external connections the rotational symmetry and thus the pressure stability impaired.
Eine weitere Eigenart der bekannten Spiralwärmeaustauscher sind ihre relativ hohen Druckabfälle. Sollen diese verringert werden, wird jedoch die Kompaktheit eingeschränkt. Auch ist eine Ausbildung dieser Spiralwärme austauscher als sogenannte Sicherheits-Spiralwärmeaustauscher nur mit einem außergewöhnlich hohen Aufwand möglich.Another peculiarity of the known spiral heat exchangers are their relative high pressure drops. If these are to be reduced, however, the Compactness restricted. There is also a formation of this spiral heat Exchangers as so-called safety spiral heat exchangers with only one exceptionally high effort possible.
Darüberhinaus ist es in den bekannten Fällen schwierig, mehrere unter schiedliche Stoffströme in einen wärmetauschenden Kontakt bringen zu können.Furthermore, it is difficult in the known cases to take several bring different material flows into a heat-exchanging contact can.
Die DE 199 13 459 C1 befasst sich mit einem Spiralwärmeaustauscher, der in einem zylindrischen Gehäuse einen Spiralkörper enthält. Dieser umfasst zwei im Zentralbereich vorgesehene halbzylindrische Hohlkörper sowie von den Hohlkörpern ausgehende spiralförmige Leitstäbe und ein den Spiralkörper in zwei Windungen spiralförmig durchziehendes einteiliges Trennblech. Auf diese Weise werden Spiralkanäle gebildet. Die Enden der Spiralkanäle sind durch in Längsrichtung des Gehäuses verlaufende Anschlussstäbe verschlossen. Zwischen den radial äußeren Windungsabschnitten des Trennblechs den Abschlussstäben und der Innenfläche des Gehäuse sind mondsichelförmige Einbauten vorgesehen. An die Stirnwände der Hohlkörper sind Anschlüsse zur Zu- und Abführung der dem Wärmeaustausch dienenden Fluide geschweißt. Die stirnseitigen Leitstäbe sind mit den Rändern des Trennblechs verschweißt.DE 199 13 459 C1 deals with a spiral heat exchanger, which in contains a spiral body in a cylindrical housing. This includes two provided in the central area semi-cylindrical hollow body and from the Hollow bodies outgoing spiral guide rods and a the spiral body in two turns spirally pulling one-piece partition. To this Spiral channels are formed in this way. The ends of the spiral channels are through in Connecting rods running in the longitudinal direction of the housing are closed. Between the radially outer turn sections of the partition The endsticks and the inner surface of the housing are crescent-shaped Internals provided. Connections are made to the end walls of the hollow body Inlet and outlet of the heat exchange fluids welded. The end guide rods are welded to the edges of the divider.
Der Erfindung liegt ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, einen Spiralwärmeaustauscher zu schaffen, der unter Vermeidung der vorstehend erwähnten Nachteile einfach aufgebaut ist und, insbesondere in der Großserienfertigung zwecks Integration in Automobile mit Brennstoffzellen, rationell und kostengünstig gefertigt werden kann.Starting from the prior art, the invention is based on the object to create a spiral heat exchanger that while avoiding the disadvantages mentioned above is simple and, in particular in the Large series production for integration in automobiles with fuel cells, can be manufactured efficiently and inexpensively.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in den Merkmalen des Anspruchs 1.This object is achieved according to the invention in the features of Claim 1.
Danach umfasst der Spiralwärmeaustauscher mindestens zwei unterschiedliche Medien führende Spiralelemente. Jedes Spiralelement setzt sich aus einem teilweise längsgeschlitzten Zentralrohr und einem spiralförmig um das Zentralrohr gekrümmten Mehrkanalprofil zusammen, dessen Breite einem Mehrfachen der Höhe entspricht. In dem Zentralrohr ist eine Eintrittskammer für ein Medium und eine davon getrennte Austrittskammer für das Medium ausgebildet. Das Mehrkanalprofil ist derart quer an das Zentralrohr angesetzt, dass ein Kanalstrang mit Einzelkanälen mediumleitend mit der Eintrittskammer und der andere Kanalstrang mit Einzelkanälen mit der Austrittskammer verbunden sind. An dem dem Zentralrohr abgewandten Ende des Mehrkanalprofils ist ein keilförmiger Endabschnitt vorgesehen, der einen inneren Umlenkbereich für das Medium zwischen den beiden Kanalsträngen umschließt. Ein solcher keilförmiger Endabschnitt sichert eine quasi zylindri sche Außenkontur des Spiralwärmeaustauschers.The spiral heat exchanger then comprises at least two different ones Media-leading spiral elements. Each spiral element consists of one partially longitudinally slotted central tube and a spiral around the Central tube curved multi-channel profile together, the width of one Multiple times the height. In the central tube is an entry chamber for a medium and a separate outlet chamber for the medium educated. The multichannel profile is placed across the central tube in such a way that a channel line with individual channels is medium-conducting with the inlet chamber and the other channel strand with individual channels with the outlet chamber are connected. At the end of the Multi-channel profile, a wedge-shaped end section is provided, one inner deflection area for the medium between the two channel lines encloses. Such a wedge-shaped end section secures a quasi-cylindrical outer contour of the spiral heat exchanger.
Ein im Wärmeaustausch befindliches Medium tritt an einer Stirnseite des Zentralrohrs in die Eintrittskammer ein und gelangt aus der Eintrittskammer in den mit dieser verbundenen Kanalstrang. Im Endabschnitt tritt das Me dium in den mit der Austrittskammer verbundenen Kanalstrang über, gelangt von hier in die Austrittskammer und verlässt die Austrittskammer an der an deren Stirnseite des Zentralrohrs.A medium in heat exchange occurs on one end of the Central tube into the inlet chamber and out of the inlet chamber in the sewer line connected to it. In the end section occurs the me dium into the duct line connected to the outlet chamber from here into the outlet chamber and leaves the outlet chamber at the the end face of the central tube.
Auf diese Weise ist bei mindestens zwei Medien führenden Spiralelementen, die sich innig umschließen, ein einwandfreier Wärmeaustausch gewähr leistet, wobei die Zu- und Abführung der Medien nur über die im Kernbereich des Spiralwärmeaustauschers liegenden Zentralrohre erfolgt. Aufgrund der speziellen Gestaltung jedes Spiralelements können mehrere Spiralelemente eng ineinander geschachtelt und je nach Einsatzfall auch mehr als zwei Me dien führen. Der Spiralwärmeaustauscher ist also äußerst kompakt gestaltet und kann bei hoher Austauschleistung vergleichsweise kleinvolumig gehal ten werden. Dies macht den Einsatz in Automobilen mit Brennstoffzellen besonders vorteilhaft.In this way, with at least two media-carrying spiral elements, which surround each other intimately, guarantee perfect heat exchange performs, with the supply and discharge of the media only via the in the core area of the spiral heat exchanger located central tubes. Due to the Special design of each spiral element can be multiple spiral elements closely nested and depending on the application, more than two meters serve. The spiral heat exchanger is therefore extremely compact and can be comparatively small in volume with high exchange performance be. This makes it used in automobiles with fuel cells particularly advantageous.
Die Erfindung lässt es zu, dass nur die Spiralelemente medienführend oder auch die Bereiche zwischen zwei Spiralelementen mit mindestens einem Medium beaufschlagt werden. Die Bereiche zwischen den Spiralelementen sind dann über einen gegebenenfalls mehrkanaligen zentralen Zuführungsstutzen und einen ebenfalls unter Umständen mehrkanaligen zentralen Abführungsstutzen mit Zu- und Ableitungen verbunden. The invention allows only the spiral elements to carry media or also the areas between two spiral elements with at least one Medium are applied. The areas between the spiral elements are then via a possibly multi-channel central Feed pipe and a multi-channel, which may also be possible central discharge nozzle connected to inlets and outlets.
Desweiteren gestattet es die Erfindung, dass die radiale Breite der Spiral elemente unterschiedlich ausgelegt wird, so dass auch die Durchsatzmen gen variieren können.Furthermore, the invention allows the radial width of the spiral elements is designed differently, so that the throughput gen can vary.
Durch die Aufteilung eines einzelnen Medienstroms auf eine größere Anzahl von Spiralelementen mit dann allerdings verringerter radialer Breite pro Medienstrom kann ferner eine Reduzierung des Druckabfalls bei gleichzeitiger thermodynamischer Effizienzverbesserung bewirkt werden.By dividing a single media stream into a larger number of spiral elements with a reduced radial width per Media flow can also help reduce pressure drop simultaneous thermodynamic efficiency improvement.
Da die Mehrkanalprofile seitlich geschlossen sind, brauchen stirnseitig des Spiralwärmeaustauschers keine komplizierten, insbesondere spiralförmigen, Schweißnähte gelegt zu werden. Die Anbindungen der Mehrkanalprofile an die Zentralrohre sind lediglich über Längsnähte, insbesondere durch Schweißen, sichergestellt. Aufgrund Mehrkanaligkeit sind die Strömungs wege kurz. Hieraus resultieren geringere Temperaturspannungen.Since the multi-channel profiles are closed on the side, the Spiral heat exchanger no complicated, especially spiral, To be welded. The connections of the multi-channel profiles the central tubes are only over longitudinal seams, in particular through Welding ensured. Due to multichannel flow short distances. This results in lower temperature tensions.
Die Erfindung erlaubt es darüber hinaus, zwei oder mehrere Spiralwärme austauscher hintereinander zu schalten. Auf diese Weise kann eine Lei stungsanpassung während des Betriebs vorgenommen werden. So kann die Gesamteinrichtung z. B. beim Anfahren mit einer geringeren Leistung und kleineren Austauscherflächen betrieben werden. Erst nach Erreichen der Volllastsituation werden alle Austauscherflächen zugeschaltet. Je nach der momentanen Betriebssituation kann die Gesamteinrichtung dann mit dem jeweils optimalen Wirkungsgrad betrieben werden.The invention also allows two or more spiral heat to connect exchangers in series. In this way, a lei adjustment during operation. So it can Entire facility z. B. when starting with a lower power and smaller exchanger areas are operated. Only after reaching the All exchanger surfaces are switched on at full load. Depending on the The current facility can then use the optimal efficiency can be operated.
Falls erforderlich, können die Spiralelemente gemäß Anspruch 2 in ein zy linderförmiges Gehäuse eingebettet sein. Der Spalt zwischen den radial äußeren Flachseiten der Spiralelemente und der Innenwand des Gehäuses wird dann zweckmäßig mit einem Dichtungsmaterial verfüllt. Je nach Einsatzfall des Spiralwärmeaustauschers kann es sich hierbei um ein hoch temperaturbeständiges Dichtungsmaterial handeln. If necessary, the spiral elements according to claim 2 in a zy linden-shaped housing can be embedded. The gap between the radial outer flat sides of the spiral elements and the inner wall of the housing is then expediently filled with a sealing material. Depending on Use of the spiral heat exchanger can be a high one act temperature-resistant sealing material.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Merkmale des Anspruchs 3 zur An wendung gelangen. Hierbei sind die Spiralelemente axial ineinander ge schoben. Die Zentralrohre liegen dann auf einem gemeinsamen Teilkreis. Eine derartige Bauart erlaubt es, die Spiralelemente gegenseitig axial zu verschieben, so dass es möglich ist, einen dynamischen Spiralwärmeaus tauscher zu betreiben. Je nach der Relativverlagerung der Spiralelemente wird dann der Wärmeübergang verschlechtert oder verbessert.It when the features of claim 3 to An is particularly advantageous turn. Here, the spiral elements are axially one inside the other pushed. The central tubes are then on a common pitch circle. Such a design allows the spiral elements to axially to each other move so that it is possible to get a dynamic spiral heat to operate exchanger. Depending on the relative displacement of the spiral elements the heat transfer is then deteriorated or improved.
Entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 4 ist die Stirnkante des keil förmigen Endabschnitts jedes Spiralelements auf der radial außen liegenden Flachseite des hinsichtlich des Zentralrohrs in Krümmungsrichtung benach barten Spiralelements festgelegt, insbesondere angeschweißt. Diese Bauart kann unabhängig davon eingesetzt werden, ob der Spiralwärmeaustauscher in ein Gehäuse integriert ist oder nicht.According to the features of claim 4, the front edge of the wedge shaped end portion of each spiral element on the radially outer Flat side of the with respect to the central tube in the curvature direction beard spiral element fixed, especially welded. This type can be used regardless of whether the spiral heat exchanger is integrated in a housing or not.
Eine einfache Ausbildung der Eintrittskammer und der Austrittskammer in jedem Zentralrohr wird mit den Merkmalen des Anspruchs 5 erreicht. Dazu wird eine Querwand in jedem Zentralrohr befestigt. Die Querwand trennt dann die Eintrittskammer von der Austrittskammer.A simple design of the inlet chamber and the outlet chamber in each central tube is achieved with the features of claim 5. To a transverse wall is fixed in each central tube. The transverse wall separates then the entry chamber from the exit chamber.
Fasst gemäß Anspruch 6 jede Querwand mit einem nasenartigen Vorsprung zwischen zwei die Flachseiten der Mehrkanalprofile der Spiralelemente auf Abstand haltende, Einzelkanäle bildende Distanzrippen, so bildet insbeson dere beim Festlegen, vorzugsweise Anschweißen, eines Mehrkanalprofils an ein Zentralrohr, der Vorsprung eine zentrierende Schweißlehre. Über die frei wählbare Höhe der Distanzrippen können auch Spiralelemente mit unter schiedlichem Volumendurchsatz bereit gestellt werden.According to claim 6, each transverse wall has a nose-like projection between two the flat sides of the multi-channel profiles of the spiral elements Spacer ribs that maintain spacing and form individual channels, in particular when setting, preferably welding, a multi-channel profile a central tube, the projection a centering welding gauge. About the free selectable height of the spacer ribs can also be spiral elements with under different volume throughput can be provided.
Die in den keilförmigen Endabschnitten der Mehrkanalprofile vorhandenen Umlenkbereiche für die Medien werden nach Anspruch 7 dadurch gebildet, dass sich die Distanzrippen von den Zentralrohren aus nur bis zu den End abschnitten erstrecken. In den keilförmigen Endabschnitten sind dann keine Distanzrippen mehr vorhanden.The existing in the wedge-shaped end sections of the multi-channel profiles Deflection areas for the media are formed according to claim 7, that the spacer ribs only extend from the central tubes to the end stretch sections. Then there are none in the wedge-shaped end sections Spacer ribs more available.
Der Kontakt der Flachseiten zweier aneinander liegender Mehrkanalprofile wird mit Drahteinlagen entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 8 noch weiter verbessert. Diese Drahteinlagen werden bei der Krümmung der Mehr kanalprofile mit eingelegt. Sie liegen jeweils im Bereich zwischen zwei Distanzrippen, das heißt also im Kanalbereich, so dass dann aufgrund der federnden Vorspannung zwischen zwei Spiralelementen Zonen geschaffen werden, die insbesondere bei sogenannten Sicherheits-Spiralwärmeaustau schern ihre Sicherheitsfunktion ausüben.The contact of the flat sides of two adjacent multi-channel profiles is still with wire inserts according to the features of claim 8 further improved. These wire inserts are used in the curvature of the more channel profiles inserted. They are in the range between two Spacer ribs, i.e. in the channel area, so that due to the resilient preload created between two spiral elements zones be, especially in the case of so-called safety spiral heat build-up perform their safety function.
Eine andere Möglichkeit, zwischen zwei einander umfangsseitig benach barten Spiralelementen Sicherheitszonen zu schaffen, die insbesondere bei Sicherheits-Spiralwärmeaustauschern vorteilhaft zur Wirkung gelangen, wird in den Merkmalen des Anspruchs 9 gesehen. Danach sind auf den radial außen liegenden Flachseiten der Mehrkanalprofile sich von den Zentralroh ren aus bis zu den keilförmigen Endabschnitten erstreckende, an beiden Enden sich zu den Flachseiten hin keilförmig verjüngende Umfangsrippen vorgesehen. Diese Umfangsrippen begrenzen folglich ebenfalls sich in Wickelrichtung erstreckende Kanäle und üben zugleich eine Distanzfunktion zum jeweils benachbarten Spiralelement aus. Gegebenenfalls können die Sicherheitszonen zwischen zwei Spiralelementen mit wenigstens einem neutralen Medium beaufschlagt sein. Die keilförmigen Endabschnitte erleichtern die Schaffung einer zylindrischen Außenkontur des Spiralwärmeaustauschers.Another possibility, between two circumferentially adjacent Beard spiral elements to create security zones, which are particularly useful in Safety spiral heat exchangers will be beneficial seen in the features of claim 9. After that are on the radial outer flat sides of the multi-channel profiles differ from the central tube ren from up to the wedge-shaped end sections, on both Ends wedge-shaped circumferential ribs tapering towards the flat sides intended. These circumferential ribs are therefore also limited in Channels extending winding direction and at the same time practice a distance function to the neighboring spiral element. If necessary, the Safety zones between two spiral elements with at least one neutral medium. The wedge-shaped end sections facilitate the creation of a cylindrical outer contour of the Spiral heat exchanger.
Die Sicherheitszonen zwischen zwei Spiralelementen können aber auch entsprechend Anspruch 10 ausgebildet sein. Danach sind randseitig der radial innen liegenden Flachseiten der Mehrkanalprofile sich von den Zentralrohren aus bis an die Stirnkanten der keilförmigen Endabschnitte erstreckende, im Bereich der Endabschnitte sich keilförmig verjüngende Ab schlussrippen vorgesehen und in der Mittellängsebene der Mehrkanalprofile verlaufen Mittelrippen von den Zentralrohren bis zu den Endabschnitten. Denkbar sind aber auch noch weitere Längsrippen zwischen den Abschluss rippen und den Mittelrippen. Alle Rippen wirken dann mit den Umfangsrip pen der jeweils benachbarten Spiralelemente zusammen. Außerdem ist es bei Anwendung dieser Ausführungsform denkbar, dass zwei einander be nachbarte Spiralelemente bezüglich der Längsachse des Spiralwärmeaus tauschers zueinander versetzt sind, so dass die Umfangsrippen, Abschluss rippen, Mittelrippen und ggf. die Längsrippen eines Spiralelements zwischen den Rippen der jeweils benachbarten Spiralelemente an deren Flachseiten zur Anlage gelangen und die Spiralelemente so zu einem Spiralwärmeaus tauscher miteinander verspannt werden.The security zones between two spiral elements can also be designed according to claim 10. After that are the edges radially inner flat sides of the multi-channel profiles differ from the Central tubes from up to the front edges of the wedge-shaped end sections extending Ab tapering in the region of the end portions final ribs are provided and in the central longitudinal plane of the multi-channel profiles central ribs run from the central tubes to the end sections. However, further longitudinal ribs between the end are also conceivable ribs and the midribs. All ribs then work with the circumferential rib pen of the neighboring spiral elements together. Besides, it is when using this embodiment conceivable that two be each other neighboring spiral elements with respect to the longitudinal axis of the spiral heat tauschers are offset from each other, so that the peripheral ribs, conclusion ribs, central ribs and, if necessary, the longitudinal ribs of a spiral element between the ribs of the adjacent spiral elements on their flat sides get to the system and the spiral elements to a spiral heat exchangers are clamped together.
Ein Einlageblech gemäß Anspruch 11 verhindert das Ineinanderschieben der diversen Rippen. Außerdem sollte bei dieser Ausführungsform noch eine Mittenschikane integriert werden. Aufgrund der Mittenschikane ist auch be züglich der Sicherheitszonen zwischen zwei Spiralelementen gewährleistet, dass ein hier eingebrachtes Medium zunächst von innen nach außen und dann wieder von außen nach innen strömt. Die Zu- und Abführung des Me diums erfolgt über stirnseitige Stutzen.An insert sheet according to claim 11 prevents sliding into one another of the various ribs. In addition, one should in this embodiment Center chicane can be integrated. Because of the middle chicane is also guaranteed with regard to the safety zones between two spiral elements, that a medium introduced here first from the inside out and then flows from the outside in again. The supply and discharge of the Me diums takes place via end connectors.
Nach Anspruch 12 können die Mehrkanalprofile aus auf Länge abgeteilten extrudierten Aluminiumprofilen gebildet sein. Im Bereich der späteren keil förmigen Endabschnitte werden die noch gestreckten Mehrkanalprofile dann beispielsweise mittels entsprechender Fräser von den Distanzrippen befreit. Anschließend werden die Flachseiten zusammengeführt, bis ihre Stirnkanten aneinander liegen. Diese Stirnkanten werden anschließend dicht verbunden, insbesondere verschweißt. Auch die Längskanten der Flachseiten werden in den Endabschnitten dicht verbunden, bevorzugt verschweißt.According to claim 12, the multi-channel profiles can be divided from length extruded aluminum profiles. In the area of the later wedge then the still stretched multi-channel profiles are shaped end sections freed from the spacer ribs, for example, by means of appropriate cutters. Then the flat sides are brought together until their front edges lie together. These front edges are then tightly connected, especially welded. The long edges of the flat sides are also in the end sections tightly connected, preferably welded.
Die Mehrkanalprofile mit Umfangsrippen, Abschlussrippen, Mittelrippen und gegebenenfalls Längsrippen können entsprechend den Merkmalen des An spruchs 13 ebenfalls aus auf Länge abgeteilten extrudierten Aluminiumpro filen gebildet sein. In diesem Fall werden zunächst die Umfangsrippen sowie die Mittelrippen im Bereich der keilförmigen Endabschnitte entfernt. Außer dem werden die Umfangsrippen benachbart der Endabschnitte keilförmig abgeschrägt. Die Länge dieser Bereiche entspricht etwa der Länge der End abschnitte. Die seitlichen Abschlussrippen werden bis zu den Stirnkanten geführt, jedoch im Bereich der Endabschnitte keilförmig verjüngt. Die Kür zungen und Abschrägungen können durch Fräsen erzeugt werden.The multi-channel profiles with circumferential ribs, end ribs, middle ribs and if necessary, longitudinal ribs can correspond to the characteristics of the An Proverb 13 also made of extruded aluminum pro divided to length filen be formed. In this case, first the circumferential ribs as well the center ribs are removed in the area of the wedge-shaped end sections. Except the circumferential ribs adjacent to the end sections become wedge-shaped beveled. The length of these areas corresponds approximately to the length of the end sections. The side ribs are up to the front edges guided, but tapered wedge-shaped in the area of the end sections. The freestyle tongues and bevels can be created by milling.
Im Rahmen des Anspruchs 14 wird eine hochtemperaturbeständige Stahl blech-Schweißkonstruktion beansprucht. Hierbei werden die Distanzrippen in Längsrichtung hochkant auf einen Stahlblechstreifen geschweißt. Dieser wird dann in Querrichtung zu einem Mehrkanalprofil gebogen und seine Längskanten werden anschließend miteinander verschweißt.Within the scope of claim 14 is a high temperature resistant steel Sheet metal welded construction claimed. Here, the spacer ribs welded vertically on a sheet steel strip. This is then bent in the transverse direction to form a multi-channel profile Longitudinal edges are then welded together.
Die Distanzrippen haben hierbei schon vor dem Anschweißen auf den Stahlblechstreifen eine Länge, die um die Länge des keilförmigen Endab schnitts kürzer ist. Derselbe Sachverhalt trifft auch für die Ausführungsform mit Umfangsrippen, Abschlussrippen, Mittelrippen und gegebenenfalls Längsrippen zu, die vor dem Anschweißen entsprechend konfiguriert werden können. Als Schweißmethode kann bevorzugt das Laserschweißen einge setzt werden.The spacer ribs have already before welding on the Sheet steel strips a length equal to the length of the wedge-shaped end is shorter. The same situation applies to the embodiment with circumferential ribs, end ribs, middle ribs and if necessary Longitudinal ribs that are configured accordingly before welding can. Laser welding can preferably be used as the welding method be set.
Um bei der Stahlblech-Schweißkonstruktion gemäß Anspruch 14 das Biegen der Distanzrippen über die Hochachse zu gewährleisten, ist es nach An spruch 15 zweckmäßig, die Distanzrippen, insbesondere an den radial innen liegenden Längskanten, mit vorzugsweise keilförmigen Einschnitten zu versehen. Diese schließen sich dann beim Wickeln. Auf diese Weise werden die Distanzrippen bei der spiralförmigen Krümmung keinen Zwängungen unterworfen. Die radial außen liegenden Längskanten brauchen lediglich geschlitzt zu werden.To bend in the steel sheet welded construction according to claim 14 to ensure the spacer ribs over the vertical axis, it is according to An Say 15 appropriately, the spacer ribs, especially on the radially inside lying longitudinal edges, preferably with wedge-shaped incisions Mistake. These then close when winding. In this way the spacer ribs do not become a spiral curvature Subjected to constraints. The radially outer longitudinal edges only need to be slit.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:The invention is illustrated below with reference to the drawings Exemplary embodiments explained in more detail. Show it:
Fig. 1 im Schema im vertikalen Querschnitt einen Spiralwärmeaustau scher; Fig. 1 in the schematic in vertical cross section a spiral heat exchanger shear;
Fig. 2 im Schema in der Stirnansicht ein einzelnes Spiralelement des Spiralwärmeaustauschers der Fig. 1; Fig. 2 in the schematic front view of a single spiral element of the spiral heat exchanger of Fig. 1;
Fig. 3 in schematischer perspektivischer Darstellung, teilweise im Schnitt, das Spiralelement der Fig. 2 in gestreckter Lage; Fig. 3 in a schematic perspective view, partly in section, the spiral element of Figure 2 in the extended position.
Fig. 4 in schematischer perspektivischer Darstellung, teilweise im Schnitt, ein Zentralrohr des Spiralelements der Fig. 2 und 3; Fig. 4 is a schematic perspective view, partially in section, of a central tube of the spiral member of Figures 2 and 3; Fig.
Fig. 5 in schematischer perspektivischer Darstellung, teilweise im Schnitt, eine weitere Ausführungsform eines Spiralelements in gestreckter Lage; Figure 5 is a schematic perspective view, partially in section, of another embodiment of a spiral member in the extended position.
Fig. 6 einen vertikalen Querschnitt durch die Darstellung der Fig. 3 entlang der Linie VI-VI in Richtung der Pfeile VIa gesehen; Fig. 6 is seen a vertical cross section through the view of Figure 3 along the line VI-VI in the direction of arrows VIa.
Fig. 7 einen vertikalen Querschnitt durch die Darstellung der Fig. 5 entlang der Linie VII-VII in Richtung der Pfeile VIIa gesehen; Fig seen 7 is a vertical cross section through the view of FIG 5 along the line VII-VII in the direction of arrows VIIa..;
Fig. 8 einen Teilquerschnitt durch zwei einander benachbarte Spiral elemente entsprechend der Ausführungsform der Fig. 5 und 7; Figure 8 is a partial cross section through two adjacent spiral elements according to the embodiment of Figures 5 and 7.
Fig. 9 einen Teilquerschnitt durch zwei einander benachbarte Spiral elemente gemäß der Ausführungsform der Fig. 3 mit zusätzli chen Drahteinlagen; Fig. 9 is a partial cross section through two adjacent coil elements of the embodiment according to Figure 3 chen with zusätzli wire inlays.
Fig. 10 in schematischer perspektivischer Ansicht, teilweise im Schnitt, einen in gestreckter Lage dargestellten Längenabschnitt eines Spiralelements gemäß einer weiteren Ausführungsform und Fig. 10 is a schematic perspective view, partially in section, of a length shown in the extended position of a scroll member according to another embodiment and
Fig. 11 einen schematischen vertikalen Teil-Querschnitt durch einen Spiralwärmeaustauscher entsprechend einer weiteren Ausführungsform. Fig. 11 is a schematic vertical partial cross-sectional view of a spiral heat exchanger according to another embodiment.
In der Fig. 1 ist mit 1 ein Spiralwärmeaustauscher bezeichnet, wie er z. B. im Automobilbau im Zusammenhang mit Brennstoffzellen zum Einsatz ge langt.In Fig. 1, 1 denotes a spiral heat exchanger, as z. B. ge in automotive engineering in connection with fuel cells.
Der Spiralwärmeaustauscher 1 umfasst in einem zylinderartigen Gehäuse 2 acht aus der Fig. 2 näher erkennbare Spiralelemente 3. Die Spiralelemente 3 sind in Umfangsrichtung zueinander versetzt angeordnet und axial inein ander geschoben.The spiral heat exchanger 1 comprises eight spiral elements 3 which can be seen in more detail in FIG. 2 in a cylindrical housing 2 . The spiral elements 3 are arranged offset to one another in the circumferential direction and pushed axially into one another.
Jedes Spiralelement 3 besteht aus einem anhand der Fig. 3 und 4 näher erläuterten Zentralrohr 4 sowie einem spiralförmig um das Zentralrohr 4 ge krümmten Mehrkanalprofil 5, das ebenfalls anhand der Fig. 3 nachstehend noch näher erläutert wird (Fig. 2). Die Zentralrohre 4 der Spiralelemente 3 liegen alle auf demselben Teilkreis 6 (Fig. 1).Each spiral element 3 consists of a reference to FIGS. 3 and 4 explained in more detail the central tube 4 and a spirally ge around the central tube 4 curved multi-channel profile 5, which will be explained below in more detail also with reference to FIG. 3 (Fig. 2). The central tubes 4 of the spiral elements 3 are all on the same pitch circle 6 ( FIG. 1).
Die den Zentralrohren 4 abgewandten Querkanten 7 der Spiralelemente 3 sind jeweils auf der Oberfläche 8 der radial außen liegenden Flachseite 21 des hinsichtlich des Zentralrohrs 4 in Krümmungsrichtung benachbarten Spiralelements 3 durch Schweißung festgelegt.The transverse edges 7 of the spiral elements 3 facing away from the central tubes 4 are each fixed on the surface 8 of the radially outer flat side 21 of the spiral element 3 which is adjacent in the direction of curvature with respect to the central tube 4 by welding.
Dadurch, dass die Endabschnitte 9 der Spiralelemente 3 keilförmig gestaltet sind, weist der Spiralwärmeaustauscher 1 in der Stirnansicht gemäß Fig. 1 eine im wesentlichen zylindrische Kontur auf. Der Spalt 10 zwischen den radial äußeren Oberflächen 8 der Spiralelemente 3 und der Innenwand 11 des Gehäuses 2 ist mit einem Dichtungsmaterial 12 verfüllt. Characterized in that the end portions 9 of the spiral elements are wedge-shaped 3, 1 1, the spiral heat exchanger in the front view according to Fig. A substantially cylindrical contour. The gap 10 between the radially outer surfaces 8 of the spiral elements 3 and the inner wall 11 of the housing 2 is filled with a sealing material 12 .
Wie in Fig. 1 durch Punkte bzw. Kreuze dargestellt, sind jeweils vier Zentralrohre 4 mit dem Medium A und die anderen vier Zentralrohre 4 mit dem Medium B beaufschlagt. Die Medien A und B liegen auf unterschied lichen Temperaturniveaus. Außerdem soll durch die Punkte und Kreuze das Gegenstromprinzip veranschaulicht werden.As shown in FIG. 1 by dots and crosses, four central pipes 4 are acted upon by the medium A and the other four central tubes 4 with the medium B, respectively. Media A and B are at different temperature levels. The dots and crosses are also intended to illustrate the countercurrent principle.
Ausweislich der Fig. 3 und 4 ist in jedem Zentralrohr 4 in koaxialer Zu ordnung eine Eintrittskammer 13 für ein Medium A oder B und eine Austritts kammer 14 ausgebildet. Die Eintrittskammer 13 und die Austrittskammer 14 sind durch eine Querwand 15 mit einem nasenartigen Vorsprung 16 vonein ander getrennt. Die Eintrittskammer 13 wird über die Stirnseite 17 mit z. B. dem Medium A beaufschlagt. Über die gegenüberliegende Stirnseite 18 verlässt das Medium A die Austrittskammer 14.Evidence of FIGS. 3 and 4, an inlet chamber 13 is formed for a medium A or B and an outlet chamber 14 in each central tube coaxial to 4 in order. The inlet chamber 13 and the outlet chamber 14 are separated from one another by a transverse wall 15 with a nose-like projection 16 . The inlet chamber 13 is on the end face 17 with z. B. acted on the medium A. The medium A leaves the outlet chamber 14 via the opposite end face 18 .
Des Weiteren ist aus den Fig. 3 und 4 ersichtlich, dass das Zentralrohr 4 im Bereich der Eintrittskammer 13 und der Austrittskammer 14 mit einem Längsschlitz 19 versehen ist, der sich nicht über die gesamte Länge des Zentralrohrs 4 erstreckt.It can also be seen from FIGS. 3 and 4 that the central tube 4 is provided in the area of the inlet chamber 13 and the outlet chamber 14 with a longitudinal slot 19 which does not extend over the entire length of the central tube 4 .
An den mit dem Längsschlitz 19 versehenen Umfangsbereich 20 des Zentralrohrs 4 wird ein Mehrkanalprofil 5 quer angeschweißt. Ein solches Mehrkanalprofil 5 kann gemäß der Ausführungsform der Fig. 6 aus einem auf Länge abgeteilten extrudierten Aluminiumprofil gebildet sein. Seine Breite B1 entspricht einem Mehrfachen der Höhe H. Die beiden Flachseiten 21, 22 des Mehrkanalprofils 5 sind seitlich durch Längswände 23 und zwi schen den Längswänden 23 durch Distanzrippen 24 miteinander verbunden. Auf diese Weise werden im Mehrkanalprofil 5 Einzelkanäle 25 gebildet.A multi-channel profile 5 is welded transversely to the peripheral region 20 of the central tube 4 provided with the longitudinal slot 19 . Such a multi-channel profile 5 can, according to the embodiment in FIG. 6, be formed from an extruded aluminum profile divided into lengths. Its width B1 corresponds to a multiple of the height H. The two flat sides 21 , 22 of the multi-channel profile 5 are laterally connected by longitudinal walls 23 and between the longitudinal walls 23 by spacing ribs 24 . In this way, 5 individual channels 25 are formed in the multi-channel profile.
Die Einzelkanäle 25 im Kanalstrang 45 stehen über den Längsschlitz 19 im Zentralrohr 4 mit der Eintrittskammer 13 und im Kanalstrang 46 mit der Aus trittskammer 14 in mediumleitender Verbindung (Fig. 3). The individual channels 25 in the channel line 45 are via the longitudinal slot 19 in the central tube 4 with the inlet chamber 13 and in the channel line 46 with the exit chamber 14 in medium-conducting connection ( Fig. 3).
Der an der Querwand 15 ausgebildete nasenartige Vorsprung 16 dient beim Anschweißen des Mehrkanalprofils 5 an das Zentralrohr 4 als Zentrierung (Schweißlehre), indem er in einen Einzelkanal 25 fasst.The nose-like projection 16 formed on the transverse wall 15 serves as a centering (welding gauge) when welding the multi-channel profile 5 to the central tube 4 by reaching into a single channel 25 .
Der dem Zentralrohr 4 abgewandte Endabschnitt 9 des Mehrkanalprofils 5 ist keilförmig gestaltet. Zu diesem Zweck werden die Längenabschnitte der Distanzrippen 24 in diesem Endabschnitt 9 weggefräst. Es verbleiben die Enden der Flachseiten 21, 22 und keilförmige Seitenwandbereiche 26. Dann wird das Ende der Flachseite 21 gemäß dem Pfeil PF in Fig. 3 in Richtung auf das Ende der anderen Flachseite 22 abgebogen. Anschließend werden die Stirnkanten 27 der Flachseiten 21, 22 zur Querkante 7 und die Seitenkanten 28 mit den Seitenwandbereichen 26 verschweißt.The end section 9 of the multi-channel profile 5 facing away from the central tube 4 is wedge-shaped. For this purpose, the longitudinal sections of the spacer ribs 24 are milled away in this end section 9 . The ends of the flat sides 21 , 22 and wedge-shaped side wall regions 26 remain. Then the end of the flat side 21 is bent according to the arrow PF in FIG. 3 in the direction of the end of the other flat side 22 . Then the end edges 27 of the flat sides 21 , 22 to the transverse edge 7 and the side edges 28 are welded to the side wall regions 26 .
Danach wird das Mehrkanalprofil 5 gemäß den Fig. 1 und 2 spiralförmig gekrümmt.Thereafter, the multi-channel profile 5 is curved spirally according to FIGS. 1 and 2.
Anhand der Fig. 3 und eines Stromfadens STF des Mediums A ist die Durchströmung eines Spiralelements 3 beispielhaft verdeutlicht. Hierbei wird unterstellt, dass das gestreckt veranschaulichte Spiralelement 3 der Fig. 3 entsprechend Fig. 2 spiralförmig gekrümmt ist. Das Medium A tritt über die Stirnseite 17 in die Eintrittskammer 13 ein und gelangt von hier aus über den Längsschlitz 19 in den Kanalstrang 45 im Mehrkanalprofil 5, welcher mit der Eintrittskammer 13 verbunden ist. Das Medium A durchströmt den Kanal strang 45 und tritt über den im Endabschnitt 9 ausgebildeten Umlenkbereich UB in den Kanalstrang 46 über, der mit der Austrittskammer 14 verbunden ist. Das Medium A verlässt das Spiralelement 3 dann über die Stirnseite 18 der Austrittskammer 14.The flow through a spiral element 3 is illustrated by way of example with reference to FIG. 3 and a current filament STF of the medium A. It is assumed here that the stretched spiral element 3 of FIG. 3 is spirally curved in accordance with FIG. 2. The medium A enters the inlet chamber 13 via the end face 17 and from there passes via the longitudinal slot 19 into the channel strand 45 in the multi-channel profile 5 , which is connected to the inlet chamber 13 . The medium A flows through the channel strand 45 and passes over the deflection area UB formed in the end section 9 into the channel strand 46 , which is connected to the outlet chamber 14 . The medium A then leaves the spiral element 3 via the end face 18 of the outlet chamber 14 .
Die Fig. 5 zeigt ein Spiralelement 3a in wiederum gestreckter Lage, bei welchem das Mehrkanalprofil 5a einen Querschnitt aufweist, wie er in Fig. 7 dargestellt ist. Das heißt, es handelt sich ebenfalls um ein zunächst extru diertes und dann auf Länge abgeteiltes Aluminiumprofil, das sowohl auf den im Einbauzustand radial außen liegenden Flachseiten 21 Umfangsrippen 29 als auch auf den radial innen liegenden Flachseiten 22 seitliche Abschluss rippen 30, eine Mittelrippe 31 in der Mittellängsebene und ggf. zwischen den Abschlussrippen 30 und der Mittelrippe 31 weitere Längsrippen 32 aufweist. FIG. 5 shows a spiral element 3 a in a stretched position, in which the multi-channel profile 5 a has a cross section as shown in FIG. 7. This means that it is also an aluminum profile that is first extruded and then divided into lengths, which ribs 30 on the flat sides lying radially outside 21 circumferential ribs 29 as well as on the radially inner flat sides 22 have lateral ends 30 , a central rib 31 in the central longitudinal plane and possibly between the terminating ribs 30 and the central rib 31 further longitudinal ribs 32 .
Ein derart extrudiertes und auf Länge abgeteiltes Mehrkanalprofil 5a wird hinsichtlich der inneren Distanzrippen 24 genauso bearbeitet wie anhand der Fig. 3 erläutert. Ferner werden die Umfangsrippen 29 im Bereich des Endabschnitts 9 komplett entfernt und in einem daneben liegenden Bereich 33, dessen Länge etwa der Länge des Endabschnitts 9 entspricht, bei 34 keilförmig ausgebildet. Die im Bereich des Endabschnitts 9 liegenden Län genabschnitte 35 der seitlichen Abschlussrippen 30 werden hier keilförmig gestaltet. Die Mittelrippe 31 wird ebenfalls im Bereich des Endabschnitts 9 entfernt. Auch die an das Zentralrohr 4 grenzenden Enden 47 der Umfangs rippen 29 werden abgeschrägt.A multi-channel profile 5 a extruded in this way and divided into length is processed with respect to the inner spacing ribs 24 in exactly the same way as explained with reference to FIG. 3. Further, the circumferential ribs 29, formed in the region of the end section 9 completely removed and in an adjacent region 33, whose length corresponds approximately to the length of the end portion 9 at 34 wedge-shaped. The lying in the region of the end section 9 Län gene sections 35 of the lateral end ribs 30 are designed wedge-shaped here. The central rib 31 is also removed in the region of the end section 9 . The ends 47 of the circumferential ribs 29 bordering the central tube 4 are beveled.
Nachdem die Flachseiten 21, 22 mit ihren Stirnkanten 27 aneinander geführt sind, werden die Stirnkanten 27 zu den Querkanten 7 und die Seitenkanten 28 mit den Seitenwandbereichen 26 verschweißt. Im Anschluss daran wird das Mehrkanalprofil 5a mit dem Zentralrohr 4 zum Spiralelement 3a ver schweißt und dann spiralförmig gekrümmt.After the flat sides 21, 22 guided with their end edges 27 to each other, the end edges 27 are welded to the lateral edges 7 and the side edge 28 with the side wall portions 26th Subsequently, the multi-channel profile 5 a with the central tube 4 to the spiral element 3 a welded ver and then curved spirally.
Liegen z. B. gemäß Fig. 11 zwei Spiralelemente 3a radial nebeneinander, so werden nicht nur in den Endabschnitten 9 der Mehrkanalprofile 5a Um lenkbereiche UB für die jeweiligen Medien gebildet, sondern durch die Rip pen 29, 30, 31 und gegebenenfalls 32 auch spiralförmige Kanäle im Bereich 36 zwischen zwei Mehrkanalprofilen 5a. Diese Bereiche 36 wirken dann als Sicherheitszonen, beispielsweise bei einem Sicherheits-Spiralwärmeaustau scher. Die Bereiche 36 können gegebenenfalls mit einem, insbesondere neutralen, Medium beaufschlagt werden. Lying z. As shown in FIG. 11, two spiral elements 3 a radially side by side, they will be not a To formed guiding areas UB for the respective media, but by the Rip pen only in the end portions 9 of the multi-channel profiles 5 29, 30, 31 and optionally 32 and spiral channels in the area 36 between two multi-channel profiles 5 a. These areas 36 then act as safety zones, for example in a safety spiral heat exchanger. The areas 36 can optionally be acted upon by a, in particular neutral, medium.
Ansonsten entspricht die Ausführungsform der Fig. 5 derjenigen der Fig. 3, so dass von einer nochmaligen Erläuterung Abstand genommen wird.Otherwise, the embodiment of FIG. 5 corresponds to that of FIG. 3, so that there is no further explanation.
Die Spiralelemente 3a gemäß den Fig. 5 und 7 können so einander zu geordnet werden, dass die Umfangsrippen 29 eines Spiralelements 3a mit den Abschlussrippen 30, der Mittelrippe 31 und gegebenenfalls den Längs rippen 32 eines radial benachbarten Spiralelements 3a jeweils in denselben Querebenen verlaufen. Vorstellbar ist aber auch gemäß Fig. 8, dass die Mehrkanalprofile 5a von zwei benachbarten Spiralelementen 3a in Achs richtung des Spiralwärmeaustauschers 1 so zueinander versetzt sind, dass die Umfangsrippen 29 an dem einen Mehrkanalprofil 5a die radial innen lie gende Flachseite 22 des benachbarten Mehrkanalprofils 5a kontaktieren, während die Abschlussrippen 30, die Mittelrippe 31 und gegebenenfalls die Längsrippen 32 des radial äußeren Mehrkanalprofils 5a die radial außen liegende Flachseite 21 des inneren Mehrkanalprofils 5a kontaktieren.The spiral elements 3 a can according to FIGS. 5 and 7 thus become arranged that the peripheral ribs 29 of a spiral member 3a with the statements ribs 30, the central rib 31, and optionally the longitudinal ribs to each other 32 of a radially adjacent spiral element 3 a in each case in the same transverse planes run. However, it is also conceivable according to FIG. 8 that the multi-channel profiles 5 a of two adjacent spiral elements 3 a are offset from one another in the axial direction of the spiral heat exchanger 1 such that the circumferential ribs 29 on the one multi-channel profile 5 a are the radially inner lying flat side 22 of the adjacent one contact multi-channel profile 5 a, while the completion of ribs 30, the central rib 31 and, optionally, the longitudinal ribs 32 of the radially outer multi-channel profile 5 a the radially outer flat side 21 of the inner multi-channel profile 5 contact a.
Statt der Rippenkonstruktion gemäß den Fig. 5 und 7 kann aber auch eine Bauart zur Anwendung gelangen, die aus einer Kombination der Gestaltung gemäß den Fig. 3 und 9 besteht. Hierbei ist anhand der Fig. 9 zu erkennen, dass zwischen zwei radial einander benachbarten Spiralelementen 3 in den Bereichen der Einzelkanäle 25 der Mehrkanalprofile 5 sich von den Zentralrohren 4 aus bis zu den Endabschnitten 9 erstreckende Drahteinlagen 37 vorgesehen sind. Bei der Montage der Spiralelemente 3 werden folglich die Drahteinlagen 37 so gespannt, dass die radial innen und radial außen liegenden Flachseiten 22, 21 wellenförmig verformt werden, um so eine innige metallische Berührung (Wärmeleitung) unter Vorspannung zu bewirken.Instead of the rib construction according to FIGS. 5 and 7, a design can also be used which consists of a combination of the design according to FIGS. 3 and 9. It can be seen with reference to FIG. 9 that the multi-channel profiles 5, provided by the central pipes 4 through extending to the end portions 9 wire inserts 37 between two radially adjacent spiral elements 3 in the areas of the individual channels 25. When assembling the spiral elements 3 , the wire inserts 37 are consequently tensioned such that the radially inner and radially outer flat sides 22 , 21 are deformed in a wave-shaped manner, so as to bring about an intimate metallic contact (heat conduction) under prestress.
Die in der Fig. 3 in gestreckter Lage schematisch veranschaulichte Ausführungsform eines Spiralelements 3 kann aber auch gemäß der Ausführungsform der Fig. 10 hergestellt sein. The embodiment of a spiral element 3 schematically illustrated in the extended position in FIG. 3 can also be produced according to the embodiment of FIG. 10.
Das Zentralrohr 4 bleibt hierbei unverändert. Das an das Zentralrohr 4 geschweißte Mehrkanalprofil 5b des Spiralelements 3b besteht aus einer hochtemperaturbeständigen Stahlblech-Schweißkonstruktion.The central tube 4 remains unchanged. The welded to the central tube 4 multi-channel profile 5 b of the spiral element 3 b consists of a high-temperature resistant steel sheet welded construction.
Zunächst werden Distanzrippen 24a in Längsrichtung hochkant auf einen Stahlblechstreifen 38 geschweißt. Danach wird dieser mit den Distanzrippen 24a versehene Stahlblechstreifen 38 quer zu dem Mehrkanalprofil 5b gebogen und seine Längskanten 39 dann miteinander verschweißt.First, spacing ribs 24 a are welded upright in the longitudinal direction onto a sheet steel strip 38 . Thereafter, this steel sheet strip 38 provided with the spacing ribs 24 a is bent transversely to the multi-channel profile 5 b and its longitudinal edges 39 are then welded together.
Damit dieses Mehrkanalprofil 5b problemlos spiralförmig um ein Zentralrohr 4 gekrümmt werden kann, sind bevorzugt die radial innen liegenden Längs kanten 40 der Distanzrippen 24a mit keilförmigen Einschnitten 41 versehen. Die außen liegenden Längskanten 40 können ebenfalls mit solchen Einschnitten 41 versehen sein.So that this multi-channel profile 5 b can be curved helically around a central tube 4 , the radially inner longitudinal edges 40 of the spacing ribs 24 a are preferably provided with wedge-shaped incisions 41 . The outer longitudinal edges 40 can also be provided with such incisions 41 .
Bei der Ausführungsform der Fig. 10 bleiben an dem dem nicht dargestell ten Zentralrohr 4 abgewandten Ende des Mehrkanalprofils 5b die im Bereich des hier nicht näher dargestellten keilförmigen Endabschnitts 9 liegenden inneren Oberflächen frei von Distanzrippen 24a. Das heißt, die Distanzrippen 24a können vor dem Anschweißen genau auf Länge fixiert werden.In the embodiment of FIG. 10, at the end of the multi-channel profile 5 b facing away from the central tube 4, which is not shown, the inner surfaces lying in the region of the wedge-shaped end section 9 , not shown here, are free of spacer ribs 24 a. This means that the spacer ribs 24 a can be fixed exactly to length before welding.
Dasselbe trifft zu, wenn die Ausführungsform gemäß Fig. 10 durch Umfangsrippen 29, Abschlussrippen 30, eine Mittelrippe 31 und gegebenenfalls Längsrippen 32 ergänzt wird, wie sie anhand der Fig. 5 und 7 geschildert worden ist. Diese Rippen 29-32 können dann direkt beim Schweißen der Ausführungsform der Fig. 10 mit festgelegt werden. Sie sind vorab längenmäßig konfiguriert. Das Schweißen erfolgt bevorzugt mittels Laserstrahlen. The same applies if the embodiment according to FIG. 10 is supplemented by peripheral ribs 29 , end ribs 30 , a central rib 31 and optionally longitudinal ribs 32 , as has been described with reference to FIGS. 5 and 7. These ribs 29-32 can then be fixed directly when welding the embodiment of FIG. 10. They are configured in length in advance. The welding is preferably carried out using laser beams.
Die Fig. 11 zeigt im vertikalen Teil-Querschnitt die Ausführungsform eines Spiralwärmeaustauschers 1a mit insgesamt vier Spiralelementen 3a gemäß der Ausführungsform der Fig. 5 und 7. Fig. 11 shows in partial vertical cross section of the embodiment of a Spiralwärmeaustauschers 1 a total of four coil elements 3 a according to the embodiment of FIGS. 5 and 7.
Zusätzlich ist zwischen die Umfangsrippen 29 eines Spiralelements 3a einerseits und die Abschlussrippen 30 sowie die Mittelrippe 31 und gegebe nenfalls auch der weiteren Längsrippen 32 des radial benachbarten Spiral elements 3a andererseits ein Einlageblech 42 integriert. Dieses Einlage blech 42 erstreckt sich von der gemeinsamen Längsachse 43 der Spiralele mente 3a bis etwa zu den sich keilförmig verjüngenden Längenabschnitten 34 der Umfangsrippen 29 (siehe auch Fig. 5).In addition, an insert 42 is integrated between the circumferential ribs 29 of a spiral element 3 a on the one hand and the end ribs 30 and the central rib 31 and, if appropriate, also the further longitudinal ribs 32 of the radially adjacent spiral elements 3 a. This insert plate 42 extends from the common longitudinal axis 43 of the Spiralele elements 3 a to approximately the tapered length portions 34 of the circumferential ribs 29 (see also Fig. 5).
Die Bereiche 44 zwischen zwei Einlageblechen 42 werden somit ebenfalls abgeschottet.The areas 44 between two insert sheets 42 are thus also partitioned off.
Auch kann, wie die Fig. 11 zeigt, der Spiralwärmeaustauscher 1a von mindesens einer Mittenschikane 48 in Form eines Blechs durchzogen sein, welche in jedem Bereich 44 einen spiralförmig auf- und abwärts strömenden Fluss eines Mediums gewährleistet. Die Bereiche 44 stehen dann über aus der Fig. 1 erkennbare stirnseitige Stutzen 49 mit Zu- und Ableitungen in Verbindung. Also, as shown in FIG. 11, the spiral heat exchanger 1 a can be traversed by at least one central baffle 48 in the form of a plate, which ensures a spiral flow of a medium flowing up and down in each area 44 . The regions 44 are then connected to supply and discharge lines via front-side connecting pieces 49 which can be seen in FIG. 1.
11
Spiralwärmeaustauscher
Spiral heat exchanger
11
a Spiralwärmeaustauscher
a Spiral heat exchanger
22
Gehäuse f. Housing f.
11
33rd
Spiralelement v. Spiral element v.
11
33rd
a Spiralelement v. a spiral element v.
11
a
a
33rd
b Spiralelement v. b spiral element v.
11
, ,
11
a
a
44
Zentralrohre v. Central tubes v.
33rd
, ,
33rd
a, a,
33rd
b
b
55
Mehrkanalprofile v. Multi-channel profiles from
33rd
55
a Mehrkanalprofil v. a multi-channel profile v.
33rd
a
a
55
b Mehrkanalprofil v. b multichannel profile v.
33rd
b
b
66
Teilkreis v. Pitch circle v.
44
77
Querkanten v. Transverse edges v.
33rd
, ,
33rd
a, a,
33rd
b
b
88th
Oberflächen v. Surfaces v.
2121
99
Endabschnitte v. End sections v.
33rd
, ,
33rd
a, a,
33rd
b
b
1010th
Spalt zw. Gap between
88th
u. u.
1111
1111
Innenwand v. Interior wall v.
22
1212th
Dichtungsmaterial
Sealing material
1313
Eintrittskammer v. Entry chamber v.
44
1414
Austrittskammer v. Outlet chamber v.
44
1515
Querwand zw. Transverse wall between
1313
u. u.
1414
1616
Vorsprung an Head start
1515
1717th
Stirnseite v. Front of v.
1313
1818th
Stirnseite v. Front of v.
1414
1919th
Längsschlitz in Longitudinal slot in
44
2020th
Umfangsbereich v. Circumferential area v.
44
2121
Flachseite v. Flat side v.
55
, ,
55
a, a,
55
b
b
2222
Flachseite v. Flat side v.
55
, ,
55
a, a,
55
b
b
2323
Längswände v. Longitudinal walls v.
55
, ,
55
a, a,
55
b
b
2424th
Distanzrippen v. Spacer ribs from
55
2424th
a Distanzrippen v. a spacer ribs v.
55
b
b
2525th
Einzelkanäle v. Single channels from
4545
u. u.
4646
2626
keilförmige Seitenwandbereiche v. wedge-shaped side wall areas v.
2323
2727
Stirnkanten v. Front edges
2121
, ,
2222
2828
Seitenkanten v. Side edges v.
99
2929
Umfangsrippen auf Circumferential ribs on
2121
3030th
Abschlussrippen an Finishing ribs
2222
3131
Mittelrippe auf Midrib on
2222
3232
Längsrippen auf Longitudinal ribs on
2222
3333
Bereich v. Area v.
55
a
a
3434
keilförmige Abschnitte v. wedge-shaped sections v.
2929
3535
Längenabschnitte .v Length sections .v
3030th
3636
Bereiche zw. Areas between
55
a
a
3737
Drahteinlagen
Wire inserts
3838
Stahlblechstreifen
Sheet steel strips
3939
Längskanten v. Longitudinal edges from
3838
4040
Längskanten v. Longitudinal edges from
2424th
a
a
4141
Einschnitte in Incisions in
4040
4242
Einlagebleche
Insert sheets
4343
gemeinsame Längsachse v. common longitudinal axis v.
33rd
, ,
33rd
a
a
4444
Bereiche zw. Areas between
4242
4545
Kanalstrang
Sewer line
4646
Kanalstrang
Sewer line
4747
Enden v. Ends of
2929
4848
Mittenschikane
Center chicane
4949
Stutzen
A Medium
B Medium
B1 Breite v. Support
A medium
B medium
B1 width from
55
H Höhe v. H height of
55
PF Pfeil
STF Stromfaden
UB Umlenkbereich
PF arrow
STF streamline
UB deflection area
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