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Wärmetauscher mit zwei oder mehr in einem wendelförmigen Kanal verlaufenden
Rohren Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmetauscher mit einem von zwei oder
mehr in einem wendelförmigen Kanal verlaufenden Rohren gebildeten Rohrsystem für
das eine Medium, bei dem die Zu- und Ableitungen für dieses Rohrsystem an demselben
Ende des Wärmetauschers liegen und der die Rohre aufnehmende wendelförmige Kanal
für das andere Mittel teilweise durch eine wendelförmige Rippe begrenzt wird, die
sich zwischen einem vorzugsweise aus einem inneren Rohr bestehenden, die innere
Kanalbegrenzung bildenden Kern und einem vorzugsweise aus einem äußeren Rohr gebildeten
Mantel erstreckt, wobei die Rippe an dem Kern befestigt ist.
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Bei einem bekannten Wärmetauscher obiger Art liegt die an dem Kern
befestigte wendelförmige Rippe mit ihrer äußeren Umfangsseite unmittelbar an der
Innenseite des Gehäusemantels an. Hierdurch ist es notwendig, jede einzelne Windung
der Rippe gegen den Mantel gut abzudichten, um einen axialen Durchtritt des strömenden
Mediums zwischen der Außenseite der wendelförn-igen Rippe und der Innenseite des
Gehäusemantels mit Sicherheit zu vermeiden, da andernfalls der Wirkungsgrad des
Wärmetauschers erheblich verschlechtert würde. Auch bereitet hier die Reinigung
des wendelförmig angeordneten Rohrsystems beträchtliche Schwierigkeiten.
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Ferner sind Wärmetauscher bekanntgeworden, bei denen zum Zwecke einer
leichten und schnellen Reinigung des in einem wendelförmigen Kanal angeordneten
Rohrsystems letzteres aus dem Kanal herausschraubbar ist. Dazu müssen aber an beiden
Stirnseiten des Gehäuses befindliche Verbindungen gelöst werden. Auch handelt es
sich hier um solche Wärmetauscher, bei denen nur ein einziges Rohr vorgesehen ist
und dessen Zu- und Ableitungen nicht am gleichen sondern an entgegengesetzten Enden
des Wärmetauschers angeordnet sind und bei denen die als eine Begrenzungsseite des
wendelförmigen Kanals dienende wendelförmige Rippe am äußeren Mantelrohr vorgesehen
ist.
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Schließlich ist noch ein Wärmetauscher bekanntgeworden, der zwei schraubenförmige
Kanalsysteme aufweist und der zum Reinigen leicht auseinandernehmbar ist. Hierbei
besteht das eine Kanalsystem aus mehreren nebeneinanderliegenden, zu einer schraubenförmigen
Wand zusammengeschweißten Bleirohren, wobei die Wand einen ebenfalls schraubenförmigen,
das zweite Kanalsystem bildenden Kanal begrenzt. Auch bei diesem recht verwickelt
aufgebauten Wärmetauscher muß aber wiederum jede Windung der, schraubenförmigen
Wand gegen den äußeren Mantel einzeln abgedichtet werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetauscher der
eingangs beschriebenen Art dahingehend zu verbessern und zu vervollkommnen, daß
die obenerwähnten übelstände vermieden werden, und der sich vor allem dadurch auszeichnet,
daß er bei einfachem Aufbau einen guten Wirkungsgrad besitzt sowie leicht und schnell
zu reinigen ist. Das wird erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch erreicht, daß
der wendelförnnige Kanal außen durch eine die Rippe dicht umschließende, vorzugsweise
abnehmbare Umhüllung begrenzt ist, die zwischen sich und dem Mantel eine Dichtung
aufweist, wobei die Kanalbegrenzungen und das Rohrsystem in an sich bekannter Weise
so ausgebildet sind, daß das Rohrsystem als eine Einheit aus dem wendelförmigen
Kanal herausschraubbar und in eingeschraubter Lage fixierbar ist. Ein derart ausgebildeter
Wärmetauscher ist, da jetzt nicht mehr jede Windung der Rippe gegen den Mantel abgedichtet
werden muß, verhältnismäßig einfach und billig herzustellen.
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Es hat sich als besonders zweckmäßig erwiesen, den Wärmetauscher so
auszubilden, daß in an sich bekannter Weise der äußere Mantel einen Teil eines Gehäuses
bildet, das in an sich bekannter Weise an dem einen Ende des wendelförmigen Kanals
einen Zuleitungsstutzen für das Medium in diesem Kanal
und an dem
anderen Ende des wendelförmigen Kanals einen Ableitungsstutzen für dieses Medium
aufweist, und daß in an sich bekannter Weise das eine Ende der Kanalbegrenzungen
und die Enden der Rohre in der einen Stirnyvand des Gehäuses befestigt sind, die
an dem äußeren Mantel des Gehäuses abnehmbar befestigt ist und eine Verteilungshaube
sowie eine Sammelhaube für die Rohre aufweist.
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Ein weiteres vorteilhaftes Merkmal der Erfindung besteht darin, daß
der Kern und die daran befestigte wendelförmige Rippe und Umhüllung an einem Ende
des Kerns mit der abnehmbaren Stirnwand des Gehäuses lösbar verbunden sind, so daß
das Rohrsystem leicht von dem Kern losgeschraubt werden kann, wenn sich diese Teile
außerhalb des Gehäuses befinden.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.
Dabei zeigt Fig. 1 den neuen Wärmetauscher- in teilweisem Längsschnitt und Fig.
2 einen Schnitt nach der Linie 1I-11 der Fig. 1. Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ist
der neue Wärmetauscher mit einem einseitig verschlossenen Rippenrohr 1 -versehen,
dessen . mit Abstand angeordnete Rippenwindungsteile aus einem hochkantig und wendelförmig
um den Rohrumfang verlegten Metallband 2 bestehen. Da"s Rippenrohr 1 und seine wendelförmige
Rippe 2 sind konzentrisch von -einem zylindrischen Mantel 3 umgeben, der einen Teil
des Wärmetauschergehäuses bildet und der auf seiner einen Stirnseite ständig und
auf seiner anderen Stirnseite durch eine abnehmbare Stirnwand 5 verschlossen ist.
Letztere ist mittels einer Schraubverbindung 6 an einem Flansch des Gehäusemantels
3 befestigt. Die Stirnwand 5 besitzt einen zentrisch angeordneten, mit einem Schraubgewinde
versehenen Stutzen 8 zur Aufnahme des Rippenrohres 1, das bei Bedarf von dem Stutzen
zu lösen ist. In der Stirnwand 5 sind weiterhin noch Öffnungen für die Enden der
Rohre 9 vorgesehen, die ausgehend von der auf der Außenseite der Stirnwand 5 angeordneten
Verteilungshaube 10 in einen von den Rippenwindungsteilen 2 gebildeten wendelförmigen
Kanal und aus letzterem wieder zurück zu der auf der Außenseite der Stirnwand 5
angeordneten Sammelhaube 11 geführt sind. Die wendelförmigen Rohre 9 dienen zur
Aufnahme des einen Mediums, während das andere Medium über den im Gehäusemantel
3 angeordneten Zulaufstutzen 14 zu- und durch den wendelförmigen Kanal über den
Ablaufstutzen 15 abgeführt wird.
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Aus Fig.2 geht hervor, daß sämtliche Rohrschlangen 9 im wesentlichen
die gleiche Länge besitzen. Beispielsweise ist der dem Zentrum näher gelegene Schlangenteil
16 mit dem näher dem äußeren Umfang befindlichen Teil 17 über ein Umkehrknie
verbunden, so daß die Gesamtlänge der aus diesen beiden Schlangenteilen gebildeten
vollständigen Schlange ebenso groß ist wie die Gesamtlänge der zwischen diesen beiden
Schlangenteilen befindlichen Rohrschlangen. Infolgedessen wird der Strömungswiderstand
innerhalb der Rohrschlangen gleich groß. Hierdurch wird auch sowohl eine gleichmäßige
Flüssigkeits- (Medium-) Verteilung als auch ein gleichmäßiger Wärmeaustausch zwischen
dem innerhalb der einzelnen Rohrschlangen und dem außerhalb letzterer strömenden
Medium gewährleistet.
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Die den eigentlichen Wärmeaustausch bewirkenden Flächen bestehen also
aus den wendelförmig zwischen der Rippe 2 gewickelten, voneinander frei liegenden
Rohren 9, die von dem auf ihrer Außenseite, nämlich dem in dem wendelförmigen Kanal
strömenden Medium allseitig umspült werden. Damit bei diesem Wärmeaustausch keine
allzu großen Verluste entstehen können, ist es notwendig, daß die äußere Umfangsfläche
der wendelförmigen Rippe 2 gegenüber dem Mantel 3 völlig dicht abgeschlossen ist,
da hierdurch das in dem Kanal strömende Medium gezwungen ist, ausschließlich den
Rohren 9 zu folgen.
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Für diesen Zweck ist der wendelförmige Kanal außen durch eine die
Rippe 2 dicht umschließende, vorzugsweise abnehmbare Umhüllung 20 begrenzt,
wobei eine einwandfreie Dichtung zwischen letzterer und dem äußeren Mantel 3 durch
die an der Umhüllung 25 vorgesehene Dichtlippe 21 gewährleistet wird.
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Zur Reinigung des Rohrsystems kann das Rippenrohr 1 und die daran
befestigte wendelförmige Rippe 2 sowie die Umhüllung 20 von dem Stutzen 8 der Stirnwand
gelöst werden, so daß das Rohrsystem leicht von dem Kern losgeschraubt werden kann,
wenn sich diese Teile außerhalb des Gehäuses befinden.
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Bei dem gemäß der Erfindung ausgebildeten Wärmetauscher ist es wesentlich,
daß derjenige Teil der Rohrschlangen 9, in denen das Medium im Gleichstrom zu dem
äußeren Medium strömt, nur etwa ein Drittel der gesamten Wärmefläche darstellt,
da in diesem Falle nur eine verhältnismäßig geringe Menge des äußeren Mediums über
diesen Teil der Wärmefläche strömt. Hierdurch entsteht im wesentlichen der gleiche
effektive Wärmeaustausch, als wenn die gesamte Wärmefläche für Gegenstrom angeordnet
wäre.
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Ferner kann der Wärmetauscher doppelt ausgeführt sein, und zwar derart,
daß die Rohrschlangen in der Mitte des Apparates umkehren und ihre Zuleitungs- bzw.
Ableitungsenden an den beiden Enden des Wärmetauschers vorgesehen werden, der dabei
in zweckentsprechender Weise aufzubauen wäre. Ferner können die Rohrschlangen auch
mit Entlüftungsvorrichtungen versehen sein.
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Schließlich kann der Wärmetauscher an Stelle von Umkehrbögen für die
Rohre am einen Ende des Apparates mit einer kombinierten Sammel- und Verteilungskammer
versehen sein. Diese muß als ein Teil einer Schraube ausgestaltet sein, so daß der
Rippenkern auch in diesem Fall aus dem Rohrsatz heraus- bzw. in ihn hineingeschraubt
werden kann.