DE2220012C3 - Spiralkörper, insbesondere als Wärmespeicher oder Wärmetauscher, sowie Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Spiralkörper, insbesondere als Wärmespeicher oder Wärmetauscher, der aus mindestens einem, unter Zwischenlage von (z. B. zwei in axialem Abstand angeordneten) Abstandsgliedern aufgewickelten Band, z. B. Metallband, und aus im wesentlichen stiftförmigen Befestigungsgliedern besteht, die die gebildete Spirale an mehreren, entlang deren Umfang verteilten Stellen radial durch entsprechende, nach Herstellung der Spirale gebohrte Löcher des Bandes hindurch bis zu einem Kern durchsetzen, und aus welchen nach dieser Befestigung wenigstens ein Teil der Abstandsglieder wieder entfernt wird, sowie auf ein Verfahren zum Herstellen solcher Spiralkörper.

Bei einem solchen bekannten, in der SW-PS 35 231 beschriebenen Spiralkörper bestehen die Befestigungs glieder aus Schrauben mit einem den Querschnitt der durchsetzten Löcher des aufgewickelten Bandes übersteigenden Außendurchmesser, wodurch der gegenseitige radiale Abstand der einzelnen Windungen des aufgewickelten Bandes durch die Gewindesteigung bestimmt ist. Wenn dadurch einerseits auch der gegenseitige radiale Abstand der genannten Windungen festgelegt werden kann, so ist doch nachteilig, daß dieser Abstand an die Steigung des Gewindes gebunden ist. Insbesondere wenn beispielsweise im Interesse einer Leistungssteigerung eines aus dem Spiralkörper gebildeten Wärmetauschers ein besonders kleiner gegenseitiger Abstand der genannten Windungen verwirklicht werden soll, fehlt es in der Regel an der Möglichkeit der Beschaffung einer entsprechend kleinen Gewindesteiso gung der genannten Befestigungsschrauben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Spiralkörper so zu vervollkommnen, daß er trotz einer möglichst einfachen Konstruktion leicht den unterschiedlichsten Anwendungsfällen, insbesondere auch mit extrem kleinem gegenseitigem Abstand der Spiralwindungen, angepaßt werden kann.

Die gestellte Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Befestigungsglieder aus Zylinderstiften oder zylinderstiftförmigen Rohrleitungen bestehen, die die Löcher der Bänder mit Spiel durchsetzen.

Es hat sich als überraschende Wirkung gezeigt, daß die einzelnen Windungen des aufgewickelten Bandes eines Spiralkörpers auch dann noch sehr genau in ihrem zunächst durch die Abstandsglieder bestimmten gegen seitigei·? Abstand gehalten bleiben, wenn die Befesti- gungsglieder als Zylinderstifte ausgebildet sind, die die nach dem spiralförmigen Aufwickeln der Bänder hergestellten radialen Bohrungen bis zu einem axialen

Kern mit Spiel durchsetzen. Selbst nach einem anschließenden Entfernen sämtlicher Abstandsglieder bestimmen nämlich die zwischen den radial verlaufenden Zylinderstiften verbleibenden einzelnen Bogenabschnitte der Windungen des aufgewickelten Bandes sehr genau deren radialen Abstand von der Achse der Spirale. Es wird deshalb im Rahmen der Erfindung auf weitere Maßnahmen zu einer Bestimmung der Lage und der gegenseitigen Abstände der einzelnen Windungen der Spirale gänzlich oder so weitgehend verzichtet, daß die im vor?j«gehenden beschriebene, überraschende Wirkung deutlich in Erscheinung tritt Es kann unter Verwendung ein und derselben Zylinrierstifte der gegenseitige Abstand der Windungen einer Spirale größer, gleich oder kleiner als die Wandstärke des aufgewickelten Bandes bemessen werden. Die Spiralkörper können also auch mit einem sehr kleinen gegenseitigen Windungsabstand entsprechend kompakt hergestellt werden und weisen trotzdem eine große Formhaltigkeit auf, selbst wenn sie radiüen Zusammendrückungskräften ausgesetzt werden sollten. Dabei wird unter radial eine Richtung senkrecht zu der am Angriffspunkt an die dortige Windung der Spirale gelegten Tangente verlaufend verstanden.

Die Vorteile gleichbleibender radialer Abstände zwischen den einzelnen Windungen eines Spiralkörpers können sowohl bei thermodynamischen als auch bei anderen, beispielsweise strömungstechnischen Anwendungen der Spiralkörper außerordentlich groß sein. Bei einer Anwendung als Wärmetauscher wird trotz eines geringen Druckabfalles eine sehr wirksame Wärmeübertragung erzielt

Dadurch, daß ein erfindungsgemäßer Spiralkörper, der durch gleichzeitiges Aufwickeln mehrerer Bänder hergestellt worden ist, zwischen bestimmten Bändern mit einem sehr kleinen gleichbleibenden gegenseitigen Abstand und zwischen anderen Bändern beispielsweise mit einem größeren, ebenfalls gleichbleibenden Abstand gewickelt werden kann, kann ein solcher Spiralkörper beispielsweise i-ur Herstellung eines Brenners für flüssige Kraftstoffe verwendet werden. Dabei dienen die zwischen den zuerst genannten Bändern gebildeten engen Spiralräume als Kapillarräume, die den an einer geeigneten Stelle zugeführten Kraftstoff einsaugen, während die anderen, eine größere radiale Breite aufweisenden Spiralräume axial von Luft oder einem anderen Sauerstoff führenden Gas durchströmt werden und den zu verbrennenden Kraftstoff dabei aus den erstgenannten engen Spiralräumen mitreißen und zur Verdampfung bringen, woraufhin das erzeugte Gemisch verbrannt wird. Dabei kann gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung der ein Abstandsglied aufweisende Spiralraum über wenigstens einen Teil seiner axialen Breite durch eine durchlässige metallische Fasermatte od. dgl. ausgefüllt sein, die eine kapillare Einsaugwirkung gegenüber dem Kraftstoff noch erhöht.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist mindestens ein Befestigungsglied als Rohrleitung ausgebildet, deren Innenraum durch entsprechende Bohrungen an alle durchsetzten Abschnitte der verbliebene Abstandsglieder aufweisenden Spiralräume angeschlossen ist, wodurch den Spiralkörpern weitere vielseitige Anwendungsgebiete erschlossen sind.

Andere Ausgestaltungen der Erfindung betreffen weitere konstruktive Einzelheiten der Spiralkörper.

Die Erfindung umfaßt schließlich auch noch ein zum Herstellen der erfindungsgemäßen Spiralkörper dienendes Verfahren, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß zumindest zwei Bänder auf einen gemeinsamen Kern in gegenseitiger axialer Überlappung seitlich versetzt aufgewickelt werden, wobei das eine Band zugleich ein Abstaridsglied für das benachbarte Band bildet und daß die so gebildeten Spiralen anschließend an entlang ihrem Umfang verteilten Stellen radial durchbohrt und durch je Bohrung eingesetzte Zylinderstifte zu formhaltigen Spiralkörpern vervollständigt und schließlich axial auseiinandergezogen weiden. Unter der

ίο Voraussetzung, daß Spiralen mit der Wandstärke der verwendeten Bänder entsprechendem Abstand zwischen den einzelnen Windungen hergestellt werden sollen, für die auch bei der anschließenden Anwendung innerhalb der Spiralkanäle axial keine Zwischenwände benötigt werden, ermöglicht dieses Verfahren die Herstellung der Spiralkörper ohne jegliche besondere Abstandsglieder.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht; es zeigt

F i g. 1 zwei zu einem Spiralkörper aufzuwickelnde und bereits etwa um eine Windungslänge auf einen Kern aufgewickelte und durch ein Abstandsglied in einem bestimmten gegenseitigen Abstand gehaltene Bänder in einer Seitenansicht;

2s F i g. 2 ein mittels zweier Abstandsglieder zu einem vollständigen Spiralkörper aufgewickeltes Band in einem axial zum Kern geführten Schnitt;

F i g. 3 eine gleiche Schnittdarstellung eines fertiggestellten und von sämtlichen Abstandsgliedern befreiten Spiralkörpers;

F i g. 4 den Spielkörper gemäß F i g. 3 in einer Seitenansicht;

Fig.5 bis 15 eine Anzahl unterschiedlicher Ausführungsformen erfindungsgemäßer Spiralkörper in schematisch gehaltenen, zugleich die praktische Anwendung veranschaulichenden Darstellungen.

Gemäß F i g. 1 werden zwei Bänder 2, die durch zwischengelegte Abstandsglieder (in F i g. 1 ist nur ein Abstaridsglied 3 dargestellt) in einem gleichbleibenden gegenseitigen Abstand gehalten sind, auf einen Kern 1 aufgewickelt, der als von einem (nicht dargestellten) Motor gedrehte Welle ausgebildet sein kann. Die Abstandsglieder können in der aus Fig.2 ersichtlichen Weise aus Drähten 4 und 5 bestehen, von denen jeweils zwei im Bereich des einen und zwei im Bereich des anderen Seitenrandes des aufgewickelten Bandes 2 in jeweils einer Radialebene verlaufen. Für bestimmte Anwendungen des Spiralkörpers kann es aber auch zweckmäßig sein, daß weitere abstandhaltende Drähte verwendet werden. Als Führung des aufzuwickelnden Bandes 2 dienen gemäß F i g. 2 zwei Anschlagscheiben 6 und 7, die auf dem Kern 1 axial entfernbar angeordnet sind.

Nachdem durch Aufwickeln einer genügend großen Zahl von Windungen des Bandes 2 unter Zwischenlage der Abstandsglieder 3 ein Spiralkörper der gewünschten Abmessung erreicht ist, werden die einzelnen Windungen des Bandes 2 gegenüber einer Verschiebung in Umfangsrichtung dadurch festgelegt, daß in den Spiralkörper zunächst eine Anzahl radialer Löcher 8 an verschiedenen, entlang dem Umfang des Spiralkörpers verteilten Stellen hineingebohrt und anschließend in die Löcher an jeder radialen Stelle ein Zylinderstift 9 eingeführt wird, der die von ihm durchsetzten Löcher leicht verschiebbar durchsetzt Auf diese Weise nehmen die Zylinderstifte 9 keinen Einfluß auf die radiale Lage der einzelnen Windungen des Bandes 2. Trotzdem wird, wie gefunden wurde, die radiale Lage der einzelnen

Windungen an den Stellen der Zylinderstifte 9 durch die zwischen diesen verbleibenden Bogenlängen des Bandes 2 sehr genau bestimmt

Gemäß Fig.4 sind entlang des Umfanges des durch Aufwickeln eines Bandes 2 gebildeten Spiralkörpers gleichmäßig verteilt Zylinderstifte in den sechs Radialrichtungen 10 bis 15 vorgesehen. Die Zahl der für einen Spiralkörper zweckmäßig verwendeten Zylinderstifte hängt von verschiedenen Faktoren ab, beispielsweise von der Größe des hergestellten Spiralkörpers, von der Wandstärke des verwendeten Bandmaterials und von der vorgesehenen Anwendung der Spiralkörper.

Nach der vorgenannten Festlegung der einzelnen Windungen des Spiralkörpers können praktisch alle Abstandsglieder 3 aus dem Spiralkörper entfernt werden, so daß der Spiralkörper die aus den F i g. 3 und 4 ersichtliche Gestalt erhält Dabei können beispielsweise die gemäß F i g. 2 entlang den beiden Seitenrändern des Bandes 2 verlaufenden Drähte 4 und 5 ganz einfach nach dem vorherigen Entfernen der beiden Anschlagscheiben 6 und 7 seitlich aus dem Spiralkörper herausgezogen werden.

Für einige Anwendungsfälle können die gemäß dem in Fig.2 dargestellten Ausführungsbeispiel aus den Drähten 4 und 5 bestehenden Abstandsglieder 3 auch aus einem solchen Werkstoff bestehen, der unter der Einwirkung von Wärme oder gewissen Chemikalien oder in ähnlicher Weise aufgelöst werden kann, so daß er auf diese Weise aus dem hergestellten Spiralkörper entfernt wird. Es ist auch denkbar, den ganzen Spiralraum zwischen den einzelnen Windungen des Bandmaterials mit einem als Abstandskörper dienenden Material auszufüllen, welches anschließend aus dem nunmehr als Form dienenden Spiralkörper in der vorgenannten Weise entfernt wird. Die Bestimmung des radialen Abstandes der einzelnen Windungen kann auch dadurch erfolgen, daß zwei oder mehr Bänder zu gleicher Zeit auf den Kern aufgewickelt werden, wobei die Bänder eine solche gegenseitige axiale Versetzung zueinander aufweisen, daß eine gewisse Überlappung entsteht, womit das eine Bandmaterial mit seinem einen Seitenrand während des Aufwickelvorganges des benachbarten Bandmaterials als Abstandsglied für das letztere dienen kann. Nach dem anschließenden gegenseitigen Festlegen der einzelnen Windungen der so hergestellten Spiralkörper durch Einführen der genannten Zylinderstifte in zugeordnete radiale Bohrungen des Spiralkörpers brauchen die sich mit ihren einzelnen Windungen axial überlappenden verschiedenen Spiralkörper lediglich axial auseinander gezogen zu werden.

F i g. 5 zeigt eine Anzahl gleichartiger, vorstehend beschriebener Spiralkörper, die axial mit geringem Abstand nebeneinander angeordnet sind und einen Wärmespeicher bilden, der beispielsweise in einer Heißgasmaschine oder einer Kältemaschine verwendet werden kann. Im letzteren Falle macht man von einer Gasexpansion mit Wärmerückgewinnung Gebrauch. Gemäß Fig.5 sind die gleichartigen Spiralkörper 16, 17,18,19 und 20 entlang einer gemeinsamen Achse 21 dicht nebeneinander angeordnet Jeder dieser Spiralkörper ist mit einer Anzahl Zylinderstiften 9 versehen. Ein gasförmiges Medium kann die Spiralkörper in axialer Richtung wechselweise in der einen und der anderem Richtung durchsetzen, wobei der jeweilige Gasdruck sich beispielsweise aus dem Antrieb des bewegten Gases über einen hin- und hergehenden Kolben ergeben kann. Während seiner Hin- und Herströmung erfolgt eine Wärmeaustausch mit den einzelnen Bändern der Spiralkörper, indem während der Gasströmung in der einen Richtung Wärme von den Bändern an das Gas abgegeben und bei der Gasströmung in der entgegengesetzten Richtung Wärme vom Gas an die Bänder der Spiralkörper abgegeben wird. Bei dieser Anwendung ist es wichtig, daß sowohl die radiale als auch die axiale Wärmeleitung in den einzelnen Spiralkörpern klein ist so daß eine weitgehende Rückgewinnung der vorher abgegebenen Wärmemenge möglich ist. Dies kann erreicht werden, wenn die Spiralkörper aus Metallbändern bestehen und einen gegenseitigen Abstand aufweisen, der wesentlich kleiner als die Breite dieser Bänder ist Beträgt die Breite der Bänder beispielsweise 3 mm, so kann ein axialer Abstand der benachbarten Spiralkörper vor etwa 0,2 mm gewählt werden. Dieser axiale Abstand kann auf einfache Weise durch zwischen den einzelner Spiralkörpern ausgebreitete (nicht dargestellte) Kunststoffnetze geringer Wärmeleitfähigkeit herbeigefühn werden, die an den Seitenrändern der beiderseits anschließenden Spiralkörper mit nur sehr kleiner Flächen anliegen.

Durch eine gleichzeitige Aufwicklung von zwei odei mehr Bändern zu einem entsprechenden Spiralkörpei ergibt sich nicht nur die Möglichkeit einer schnellerer Herstellung, sondern auch die Möglichkeit einei vielfältigen unterschiedlichen Anwendung der se hergestellten Spiralkörper, wie aus den weiteren nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen her vorgeht.

F i g. 6 zeigt einen Spiralkörper, der als Wärmetau scher zwischen zwei Strömungsmedien dienen kann. Ir diesem Falle wurden zwei Bänder zugleich untei Zwischenlage von Abstandsgliedern aufgewickelt se daß zwischen allen Windungen des Spiralkörper! gleiche radiale Abstände entstanden sind. Die endgülti ge Festlegung der aufgewickelten Windungen erfolgU durch Zylinderstifte 23 und 24 in der bereit: beschriebenen Weise. Anschließend wurde von den ii jeder Radialebene mit aufgewickelten beiden Abstands gliedern jeweils das äußere entfernt, wodurch eil spiralförmiger, in axialer Richtung durchgehende! Strömungskanal 27 gebildet wurde, dessen einzelne Windungen jeweils einen ihrer radialen Breite entspre chenden radialen Abstand voneinander aufweisen. Dei zwischen den einzelnen Windungen des letztgenannter Strömungskanals 27 verbleibende Spiralraum ist ir axialer Richtung beiderseits durch je ein verbliebene! mitaufgewickeltes Abstandsglied 25 bzw. 26 abgeschlos sen, womit ein in Umfangsrichtung zusammenhängen der und in dieser Richtung spiralförmig verlaufende: weiterer Strömungskanal 28 gebildet ist Das eine dei beiden Medien durchströmt den Spiralkörper ii Richtung der dargestellten Pfeile A in axialer Richtung während das andere Strömungsmedium B den spiralför migen Strömungskanal 28 in dessen Umfangsrichtunj durchströmt, wie in Fig.6 in jeder betroffener Windung durch ein in einem kleinen Kreis dargestellte: Kreuz veranschaulicht ist Selbstverständlich ist der Ein und Austritt der beiden Strömungsmittel durch übliche nicht dargestellte Anschlüsse gewährleistet Zur Ver meidung von Leckverlusten sind die beiden Abstands glieder 25 und 26 im vorliegenden Fall durch Löter Kitten od. dgl. dicht mit dem beiderseits anliegende] Wandmaterial verbunden.

In den F i g. 7 und 8 ist dargestellt, wie ein der F i g. 1 entsprechender Wärmetauscher in radialer Richtuni

von einer Rohrleitung 29 durchsetzt sein kann, die durch entsprechende radiale Bohrungen, in Fig.8 durch jeweils drei parallel zueinander verlaufende Striche 31 gekennzeichnet, mit den einzelnen Windungen des einen Strömungskanals 28 in Verbindung steht, der beiderseits der Rohrleitung 29 durch jeweils ein Abstandsglied 25 bzw. 26 nach außen hin abgeschlossen ist. Dabei dient diese Rohrleitung 29 ohne dichte Festlegung an den einzelnen durchsetzten Windungen zur radialen Festlegung der in entsprechenden Bohrungen durchsetzten einzelnen Windungen des Spiralkörpers, was genügt, wenn die praktische Anwendung keine vollkommene Abdichtung erfordert. Während das eine Strömungsmedium den Spiralkörper in Richtung der Pfeile A der F i g. 8 bzw. gemäß F i g. 7 quer zur Zeichenebene durchsetzt, wie es symbolisch durch kleine, je einen Punkt einschließende Kreise veranschaulicht ist, strömt das andere Strömungsmedium ßin Richtung der senkrecht dargestellten Pfeile durch die Rohrleitung 29 zu und verteilt sich aus dieser in die einzelnen Windungen des Spiralraumes 30. Die Rohrleitung 29 kann an ihrem inneren Ende verschlossen sein.

Die Rohrleitung 29 kann aus einem gesinterten Rohr oder einer gesinterten Stange hergestellt worden sein.

Während die zuletzt beschriebenen Spiralkörper in der erläuterten Weise Kreuzstrom-Wärmetauscher bilden können, kann der in F i g. 9 dargestellte Spiralkörper als Gegenstrom-Wärmetauscher dienen. Dieser Spiralkörper ist in gleicher Weise wie die zuletzt beschriebenen durch zwei zugleich aufgewickelte Bänder hergestellt worden, wobei jedoch zwischen den beiden Bändein jeweils drei die Abstandsglieder bildende Drähte 32, 33 und 34 in axialem Abstand mit aufgewickelt wurden. Ähnliche in F i g. 9 nicht dargestellte Abstandsglieder wurden selbstverständlich auch in den zweiten, beim Aufwickeln der beiden Bänder gebildeten Spielraum mit aufgewickelt. Diese wurden jedoch nach dem Festlegen der Winjüingsabstände beider Bänder durch in der bereits beschriebenen Weise an verschiedenen Umfangssiellen durch entsprechende Bohrungen eingebrachte Zylinderstifte 35 aus dem zugeordneten Spiralraum wieder entfernt, womit dieser Spiralraum eine entsprechende Luftisolationsschicht bildet. Anderseits wurden in dem zwischen den beiden Bändern gebildeten, die drei Drähte 32, 33 und 34 aufweisenden Spiralraum axial nebeneinander zwei gleichartige Spiralkanäle gebildet, von denen der eine, gemäß F i g. 9 linke vom einen Strömungsmedium A in der einen und der andere durch das andere Strömungsmedium B in der entgegengesetzten Richtung durchströmt werden kann, wie es an der Stelle der einzelnen Windungen diesei beiden Strömungskanäle durch die bereits früher genannten Symbole veranschaulicht ist Damit durch die Zylinderstifte 35 möglichst keine radiale Wärmeableitung möglich ist, sind diese im vorliegenden Fall zweckmäßig aus einem Material geringer Wärmeleitfähigkeit hergestellt

Im Gegensatz zum zuletzt beschriebenen Spiralkörper erfolgt der Wärmeaustausch bei dem in Fig. 10 dargestellten und ebenfalls als Wärmetauscher dienenden Spiralkörper in radialer Richtung. In diesem Falle wurden auf einen (nicht dargestellten) Kern zugleich drei Bänder aufgewickelt, die durch in zwei radialen Ebenen in axialem Abstand mit aufgewickelte Abstandsglieder somit drei voneinander getrennte Spiralräume einschließen. Hier wurden jedoch lediglich die beiden, im dritten Spiralraum vorhandenen Abstandsglieder nach der üblichen Festlegung der Bandwindungen durch Befestigungsglieder aus diesem Spiralraum wieder entfernt. Während dieser dritte Spiralraum einen Isolationsraum bildet, der statt mit Luft auch mit einem geeigneten Isoliermaterial gefüllt oder evakuiert sein kann, bilden die jeweils zwei dazwischen verlaufenden Spiralräume 36 und 37 je einen Strömungskanal für die beiden im Wärmeaustausch stehenden Strömungsmedien. Auch diese Strömungsmedien können in der symbolisch veranschaulichten Weise ihre Spirairäume im Gegenstrom durchströmen. Damit eignen sich solche Spiralkörper insbesondere als Wärmetauscher für die Gefriertechnik, wo es darauf ankommt, eine Wärmeleitung von der warmen Seite zur kalten Seite des Gerätes

_!5 durch metallische Wände des Gerätes auf ein Minimum zu beschränken.

Der in den Fig. 11 und 12 dargestellte Spiralkörper ist so ausgebildet, daß er als Brenner zum Verbrennen eines flüssigen Kraftstoffs innerhalb eines Sauerstoff enthaltenden Gases, wie z. B. Luft, verwendet werden kann. In diesem Falle wurden zwei metallische Bänder zugleich unter Mitaufwicklung von Abstandsgliedem aufgewickelt, von denen das äußere etwas breiter als das innere ist. Nach der Festlegung der gewickelten Windungen der Spirale durch Zylinderstifte, Rohrleitungen od. dgl. wurden die in dem äußeren der beiden Spiralräume befindlichen Abstandsglieder entfernt, so daß ein in axialer Richtung verlaufender spiralförmiger Strömungskanal 38 gebildet wurde. Durch die im anderen Spielraum 40 in axialem Abstand verbliebenen Abstandskörper ist demgegenüber ein in Umfangsrichtung verlaufender Spiralraum gebildet, der gemäß Fig. 12 in radialer Richtung von einer zur Kraftstoffzuführung dienenden Rohrleitung 39 durchsetzt ist. Durch diese Rohrleitung wird in der bereits früher anhand der Fig. 7 und 8 beschriebenen Weise Kraftstoff in die einzelnen Windungen des Spiralraumes 40 zugeführt. Sofern die radiale Breite der einzelnen Windungen des Spiralraumes 40 genügend klein ist, kann der Kraftstoff auch schon durch Kapillarwirkung von selbst in diesen Spiralraum eingesaugt werden. Von den beiden in F i g. 11 dargestellten Abstandsgliedem ist lediglich der linke, an der linken Stirnseite des Spiralkörpers verlaufende Draht mit den benachbarten beiden Bändern dicht verlötet, wogegen der in F i g. 11 rechte Draht lediglich lose eingelegt verbleibt und für den Kraftstoff damit die Möglichkeit verbleibt, an diesem Draht vorbei in den nach rechts weiter verlaufenden Spiralraum einzudringen, der gemäß dem Ausführungsbeispiel mit einer durchlässigen metallischen Fasermatte 41 ausgefüllt ist. Auf diese Weise kann die kapillare Saugkraft des Spiralraumes weiter vergrößert werden. Aus dem mit der Fasermatte 41 gefüllten Spiralraum, der beim Betrieb des Brenners, d.h. bei dessen Durchströmung in Richtung der Pfeile 42, von der an der Stelle dieser Pfeile gebildeten Flamme her aufgeheizt wird, verdampft der Kraftstoff und mischt sich mit der durch den Spiralraum 38 unter Druck hindurchströmenden Luft zu einem brennbaren Gemisch, welches an der Stelle der Flamme gezündet wird. Wie ersichtlich, wird diese Vermischung des verdampften Kraftstoffes mit der Luft noch dadurch erleichtert, daß das innere der beiden Bänder eine kleinere Breite als das äußere Band aufweist Ein solcher Brenner gewährleistet eine wirksame Vermischung des Kraftstoffs mit der Luft und eine vollständige Verbrennung des Kraftstoffs, obgleich der Brenner in axialer Richtung sehr kurz gehalten sein kann. Trotzdem ergibt sich eine sehr breite, entspre-

chend der Größe des Spiralkörpers kreisförmige Flammenfront, was den Brenner insbesondere für Heißgasmaschinen und Rankine-Maschinen u. dgl. geeignet macht.

Damit das Bandmaterial noch etwaige gewünschte flamrnenführende Eigenschaften erhält, kann es noch in bekannter Weise mit Vorsprüngen, Rändelungen, Nutungen, Bohrungen u. dgl. versehen sein. Auch kann die Rohrleitung 39 in der bereits früher erwähnten Weise zugleich ein an die Stelle eines Zylinderstiftes 9 tretendes Befestigungsglied für den Spiralkörper bilden. Die Kraftstoffzufühmng kann entweder allein durch die vorgenannte kapillare Wirkung des Spiralraumes 40 oder durch Hineinpumpen des Kraftstoffs in gesonderte Leitungen erfolgen, die zu verschiedenen Zuführungssteiien in unterschiedlichen radialen Abständen des Spiralkörpers führen. Der Kraftstoff kann schließlich dem Spielraum 40 auch durch einfaches Einfüllen an dessen oberster Stelle zugeführt werden.

In den Fig. 13 bis 15 sind drei weitere Ausführungsformen eines Brenners dargestellt. Beim dem in F i g. 13 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die radiale Breite des Spiralraumes so klein, daß der Kraftstoff darin allein durch Kapillarwirkung gehalten bleibt, sofern er nicht unter Druck steht. Infolgedessen werden hier außer dem stirnseitigen Abstandsglied 43, welches eine unmittelbare axiale Anströmung des Spiralraumes 40 ausschließt, keine weiteren Abstandsglieder und auch keine Fasermatte benötigt.

Bei dem in F i g. 14 dargestellten Spiralkörper wurden nach der radialen Festlegung aller Windungen der aufgewickelten beiden Bänder sämtliche Abstandsglieder entfernt und in den einen Spiralraum 40 metallische Fasermatten 4t eingefügt, die ebenfalls zur Folge haben, daß in diesen Spiralraum eingeführter Kraftstoff im Spiralraum 40 durch Kapillarwirkung aufgenommen bleibt. Die Fasermatte macht es dann möglich, die gemäß F i g. 14 von links anströmende Verbrennungsluft zugleich durch beide Spiralräume hindurchzuleiten, wodurch der im Spiralraum 40 befindliche Kraftstoff auch durch die anströmende Luft nach rechts in den Verdampfungs- und Vermischungsbereich mit der eigentlichen Verbrennungsluft gefördert wird.

Der in Fig. 15 dargestellte Spiralkörper ist in ähnlicher Weise wie der in F i g. 13 dargestellte lediglich mit einem im Spiralraum 40 verbliebenen Abstandsglied 44 versehen. Während das Abstandsglied 43 bei dem in Fig. 13 dargestellten Ausführungsbeispiel an der einströmungsseitigen Stirnseite des gebildeten Brenners angeordnet ist, ist das Abstandsglied 44 bei dem in Fig. 15 dargestellten Ausführungsbeispiel am austrittsseitigen Ende des Spiralraumes 40 angeordnet. Außerdem kann der Spiralraum 40 in der dargestellten Weise noch mit einer Fasermatte ausgefüllt sein.

Über die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele hinaus sind noch weitere Anwendungsgebiete des Spiralkörpers denkbar. So könnte er auch

ίο ein Führungselement nach Art eines Gleichrichters für ein gasförmiges oder flüssiges Strömungsmittel, beispielsweise in einem Windtunnel, sein, gegebenenfalls bei einer spiralförmigen Durchströmung auch zur Richtungsumlenkung des Strömungsmittels an einer Ecke. Statt als Wärmetauscher zum schnellen Kühlen von Gasen oder Flüssigkeiten kann der Spiralkörper weiterhin auch einen Heizkörper zum raschen Aufheizen von Luft oder Gasen bilden, wenn das metallische Bandmaterial elektrisch aufgeheizt wird.

Ein weiteres Anwendungsgebiet der Spiralkörper ergibt sich durch die Speichermöglichkeit von Wärmeenergie, da dort wegen der nur unbedeutend kleinen Wärmeleitungsverluste nur sehr geringe Verluste eintreten können. Die Spiralkörper können auch zur Erzeugung ultrastarker Magnetfelder verwendet werden, wenn durch die Bandspiralen ein pulsierender elektrischer Strom fließt. Der aus zwei in der vorbeschriebenen Weise aufgewickelten Bändern bestehende Spiralkörper kann nach Entfernung aller Abstandsglieder auch als in einem elektrischen Stromkreis angeordnete Kapazität, als Spannungswandler oder ganz allgemein als Wandler verwendet werden, wobei die Möglichkeit der Luft- oder Flüssigkeitskühlung in dem einen Spiralraum besteht.

Weiterhin kann der Spiralkörper auch als Geräuschdämpfer Verwendung finden.

Die Erfindung und ihre Anwendung ist nicht an die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele gebunden. Aus vorstehendem ergibt sich, daß im Rahmen der Patentansprüche auch noch manche Abwandlungen und Ausgestaltungen denkbar sind. So braucht das Bandmaterial kein flaches streifenförmiges Material zu sein. Auch ist der Ausdruck »Spirale« nicht unbedingt als Kreisspirale aufzufassen, sofern die in der Beschreibungseinleitung als überraschend geschilderte Wirkung erhalten bleibt, daß die Zylinderstifte die Lage der einzelnen Bogenabschnitte genau bestimmen.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Spiralkörper, insbesondere als Wärmespeicher oder Wärmetauscher, der aus mindestens einem, unter Zwischenlage von (z.B. zwei in axialem Abstand angeordneten) Abstandsgliedern aufgewikkelten Band, z. B. Metallband, und aus im wesentlichen stiftförmigen Befestigungsgliedern besteht, die die gebildete Spirale an mehreren, entlang deren Umfang verteilten Stellen radial durch entsprechende, nach Herstellung der Spirale gebohrte Löcher des Bandes hindurch bis zu einem Kern durchsetzen, und aus welchen nach dieser Befestigung wenigstens ein Teil der Abstandsglieder wieder entfernt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsglieder aus Zylinderstiften (9, 23 und 24, 35) oder zylinderstiftförmigen Rohrleitungen (29, 39) bestehen, die die Löcher (8) der Bänder (2) mit Spiel durchsetzen.

2. Spiralkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandsglieder in radialer Richtung des Spiralkörpers eine gegenüber der Wandstärke des Bandes kleinere Wandstärke aufweisen.

3. Spiralkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandsglieder aus einem unter der Einwirkung von Wärme oder Chemikalien auflösbaren Werkstoff bestehen.

4. Spiralkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von den zwischen zwei Bändern (2) in zwei Spiralräumen mitaufgewickelten Abstandsgliedern (z. B. 25,26) jeweils die Abstandsglieder des einen Spiralraumes (27, 38) aus dem durch die Befestigungsglieder (23,24) zusammengehaltenen Spiralkörper wieder entfernt sind, während die im anderen Spiralraum (28, 40) befindlichen Abstandsglieder (43,44) dort verbleiben und mit den beiden Bändern (2) dicht verbunden sind (F i g. 6 bis 8; 11; 13; 15).

5. Spiralkörper nach Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet, daß von den im anderen Spiralraum (z. B. 28, 30,40) befindlichen Abstandsgliedern zwei in gegenseitigem axialen Abstand verlaufende Abstandsglieder (25, 26) im Spiralkörper verbleiben (F ig. 6 bis 8 und 11).

6. Spiralkörper nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß von dem verbliebenen Abstandsgliedern jeweils drei (32, 33, 34) mit axialem Abstand nebeneinander angeordnet und mit den Bändern (2) dicht verbunden sind (F i g. 9).

7. Spiralkörper nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Befestigungsglieder als Rohrleitung (29, 39) ausgebildet ist, deren Innenraum durch Bohrungen an den zugehörigen Spielraum (30,40) angeschlossen ist (F i g. 7,8,11 bis 13 und 15).

8. Spiralkörper nach Anspruch 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein verbliebenes Abstandsglied (z. B. 43) entlang einer Stirnseite des Spiralkörpers verläuft und mit den Bändern (2) dicht verbunden ist (Fig. 11 und 13).

9. Spiralkörper nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei zwei aufgewickelten Bändern (2) das eine eine kleinere axiale Breite als das andere aufweist (F i g. 11 bis 15).

10. Spiralkörper nach Anspruch 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der ein Abstandsglied (z. B. 44) aufweisende Spielraum (40) über wenigstens einen Teil seiner axialen Breite durch eine durchlässige metallische Fasermatte (41) ausgefüllt ist (Fig.lt und 15).

11. Verfahren zum Herstellen von Spirdkörpern nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest zwei Bänder (2) auf einen gemeinsamen Kern (1) in gegenseitiger axialer Überlappung seitlich versetzt aufgewickelt werden, wobei das eine Band (2) zugleich ein Abstandsglied für das benachbarte Band bildet, und daß die so gebildeten Spiralen anschließend an entlang ihrem Umfang verteilten Stellen radial durchbohrt und durch je Bohrung eingesetzte Zylinderstifte (9,23 und 24,35) zu formhaltigen Spiralkörpern vervollständigt und schließlich axial auseinandergezogen werden.