DE3018978A1 - Wirbelbildner - Google Patents

Description

DIPL.-ING. HORSf ROSE DIPL.-ING. PETER KOSEL

PATENTANWÄLTE

3353 Bad Gandershelm, Iß. M SI 1980

Postfach 129

Hohenhöfen 5

Telefon: (05382)28«

Telegramm-Adresse: Siedpatent Badgandershelm

Unsere Akten-Nr. 24 72/ 34 SOCIETE ANONYME FRANCAISE DU FERODO Gesuch vom ^. Mai 1980

Wirbelbildner

Die Erfindung betrifft einen Wirbelbildner zum Einbau in das Innere eines Rohres eines Wärmetauschers, mit wenigstens einer schraubenförmigen, kontinuierlich verlaufenden Leiste.

Sie betrifft insbesondere eine Vorrichtung, die in die Rohre der Wärmetauscher eingebaut werden kann, um den thermischen Wärmeaustausch der Fluide zu verbessern, die insbesondere in geringen Mengen in diesen Rohren zirkulieren.

Es sind derartige Einrichtungen, die im allgemeinen als "Wirbelrührer" oder als Wirbelbildner bezeichnet werden, bekannt geworden, die aus einem Streifen aus einem in eine Schraubenform verdrillten Material gebildet sind, das in Längsrichtung in das Rohr eingelegt ist, um eine verwirbelte Strömung entlang desselben zu erzielen. Eine solche Einrichtung ist aus der FR-PS 2 244 149 (brevet francaise No. 73 333 90) bekannt geworden. Der Hauptnachteil derartiger Einrichtungen liegt darin, daß sie einen beachtlichen Druckverlust in dem Rohr, in das sie eingebaut sind, erzeugen, einen Druckverlust, der derjgleiche ist, in welcher Richtung auch immer das Fluid bezogen auf den Rührer oder Wirbelbildner strömen muß.

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Bankkonto: Norddeutsche Landosbank, Filiale Bad Gandeishelm, Kto.-Nr.22.118.970 · Postscheckkonto: Hannover 66715 S70

Diese Gleichheit der Verluste erklärt sich aus der Tatsache, daß der Rührer gleiche Oberflächen der Fluidströmung in den beiden Richtungen entgegen-setzt. Wenn man einen schraubenförmigen Rührer, wie er in der oben genannten Patentschrift beschrieben ist, in einer Ebene schneidet, die durch die Schraubenachse läuft, dann erhält man einen geraden Schnitt, der einen Mittelstreifen aufweist, von wo beidseitig gleich lange und gleiche Zähne bzw. Fortsätze vorspringen, deren Profil bezogen auf ihre Winkelhalbierende, die senkrecht zur Schraubenachse verläuft, symmetrisch ist.

Aufgabe der Erfindung ist es,einen Wirbelbildnerzur Erzeugung einer Verwirbelung bzw. einen Wirbelbildner der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die Nachteile der bekannten Wirbelbildner vermieden sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Schnitt entlang einer Ebene, die durch die Schraubenachse hindurchläuft, Vor Sprünge der gleichen Form und mit gleichen Abmessungen bildet, die entlang der Achse in Abstand zueinander angeordnet sind, wobei jeder der Vorsprünge bezogen auf eine Senkrechte zur Schraubenachse unsymmetrisch ist.

Mit anderen Worten: Man hat festgestellt, daß dann, wenn man dem schraubenförmigen Wirbelbildner eine solche Form gibt, daß der Schnitt entlang einer Ebene, diedurch die Schraubenachse verläuft, bezogen auf eine Senkrechte zur Schraubenachse unsymmetrische Vorsprünge erzeugt, man dann in gleicher Weise eine Unsymmetrie bezüglich der Druckverluste , die der Wirbelbildner in dem Rohr, wo er eingebaut ist, erzeugt, und zwar ohne wesentliche Veränderung bei der Wirkungsweise bzw. Arbeitsweise des Wärmetauschers bzw. bei den Zuständen des thermischen Austausches

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Natürlich ordnet man vorzugsweise den Wirbelbildner in dem Rohr oder in einem anderen Durchlass des Wärmetauschers an, für welches bzw. welchen er bestimmt ist, derart, daß der Druckverlust minimal wird.

Man erhält besonders vorteilhafte Ergebnisse, wenn die Vorsprünge eine derartige Form besitzen, daß sie an einer Kante mit dem mittleren Streifen einen stumpfen Winkel und an einer anderen Kante einen spitzen Winkel bilden.

Erfindung s gern äße Wirbelbildner können mit jedem geeigneten Verfahren hergestellt werden, beispielsweise durch Spritzen, Drehen, Ziehen und Verdrehen , etc.

Anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist, sollen die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung näher erläutert und beschrieben werden.

Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Rohr eines

Wärmetauschers, das mit einem an sich bekannten Wirbelbildner mit einer symmetrischen Form ausgestattet ist.

Die Fig. 2 und 3 zeigen Längsschnitte durch ein Wärmetauscherrohr,

welches jeweils mit einem erfindungsgemäßen Wirbelbildner versehen ist, dessen Leisten bzw. Vorsprünge einen abgerundeten Querschnitt aufweisen und sich gegenüberliegen, und zwar jeweils eine Variante einer Ausführung, und

Fig. 4 eine Ansicht, die denen der Fig. 2 und 3 ähnlich

ist, die jedoch einen erfindungs gemäßen Wirbelbildner aufweist, die eine einzige Leiste mit

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einem trapezförmigen Querschnitt besitzt.

Die Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Wirbelbildner einer bekannten Form, der aus einem Streifen aus rechteckigem Material gebildet ist, um eine Art Schraube mit zwei sich gegenüberliegenden Gewindegängen oder Leisten zu bilden.

Man erkennt aus diesem Schnitt einen mittleren Streifen 2 und zwei Aneinanderreihungen von in gleicher Entfernung liegenden Vorsprüngen 3, die sich gegenüberliegend auf beiden Seiten des mittlren Streifens angeformt sind, wobei sie mit diesem sowohl links als auch rechts den gleichen Winkel öl bilden.

Wenn ein Wirbelbildner dieser Art in ein Rohr 4 eingesetzt ist, dann ist der Widerstand , der der Strömung des Fluids sich entgegensetzt , der gleiche in beiden Richtungen und daher ist der Druckverlust, den er erzeugt, derjgleiche in beiden Richtungen.

In den Fig. 2 und 3 ist im Gegensatz dazu der Längsschnitt des Wirbelbildners 1 derart, daß die Vorsprünge 3 mit dem mittleren Streifen 2 nahe den Abrundungen , an der Kante beispielsweise links in der Zeichnung, einen stumpfen Winkel o( jedoch auf der anderen Seite einen spitzen Winkel Q bilden. Die Form des Vorsprunges ist abgerundet, wobei die konkave Seite in eine Richtung oder in die andere Richtung weisen kann, wie die Fig. 2 und 3 zeigen, aber sie könnte auch unterschiedlich sein, beispielsweise dreieckig oder polygonal. Die Entfernung der Vorsprünge voneinander und die Anordnung hängt einerseits vom Schraubengang und andererseits von der Anzahl der Leisten bzw. der Gewindegänge ab, die der Wirbelbildner trägt. Bei zwei gegenüberliegenden Leisten besitzen die Vorsprünge die in den Fig. 2 und 3 dargestellte Anordnung. Eine einzige Leiste würde eine anders ausgebildete Anordnung bewirken, und zwar derart, wie in Fig. 4 dargestellt, bei der andererseits die Vorsprünge ein

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trapezoides Profil besitzen. Man kann natürlich mehr als zwei Leisten bzw. Gewindegänge verwenden.

Wenn man einen Wirbelbildner gemäß der Erfindung in ein Rohr 4 einsetzt, dann kann man in jedem Falle feststellen, daß die Druckverluste , die der Wirbelbildner erzeugt, unterschiedlich sindje nachdem, in welcher Richtung das Fluid durch das Rohr hindurch strömt. Wenn das Fluid in der Richtung strömt, die durch den Pfeil F dargestellt ist, also von links nach rechts, wenn man die Fig. 2 bis 4 betrachtet, schneidet er die geneigten Flächen 5 entlang einem stumpfen Winkel bezogen auf die Schraubenachse X-X und die Teilchen der Flüssigkeit haben die Tendenz, gegen die Wände des Rohres abgelenkt zu werden und in einer laminaren Strömung zwischen der seitlichen Wand des Rohres und der Ränder 6 der Leisten zu strömen. Die Bewegung der Flüssigkeit wird abgebremst, behindert.

Wenn im Gegensatz dazu die Flüssigkeit in entgegensetzte Richtung strömt, und zwar in Pfeilrichtung G, schneidet die Strömungsrichtung (der Pfeil G) die in einem spitzen Winkel zur Achse X-X geneigten Flächen und die Partikel der Flüssigkeit werden zur Schraubenachse hingelenkt, was eine zentrale Strömung bildet, die leichter zirkuliert, daher mit geringeren Druckverlusten und ohne daß sich der Zustand beim Wärmeaustausch wesentlich verändert.

Man kann daher vorzugsweise den Wärmetauscher in das Rohr oder in einen anderen Durchgang des Wärmetauschers einsetzen, für den er bestimmt ist, derart, daß das Fluid in der Richtung zirkuliert, die die minimalen Druckverluste erzeugt.

Selbstverständlich sind die oben beschriebenen Ausführungsformen lediglich Ausführungsbeispiele und man kann sie ohne weiteres durch äquivalente Ausführungen ersetzen, ohne sich aus dem Schutzumfang der Erfindung zu entfernen.

Patentanwälte Dipl.-lng. Horst Ross DipJ.-!ng. ^K^

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Leer seife

Claims (4)

1. DlPL-ING. HOttST ROSE DIPL-ING. PETER KOSEL

   PATENTANWÄLTE

   3353 Bad Gandershelm, IC

   Postfach 129

   Hohenhöfen5

   Telefon: (05382) 2842

   Telegramm-Adresse: Siedpalent Badgandersheim

   Unsere Akten-Nr. 2472/34 SOCIETE ANONYME FRANCAISE DU FERODO

   Gesuch vom 16. Mai 1980

   Ansprüche

   l.j Wirbelbildner zum Einbau in das Innere eines Rohres eines Wärmetauschers, mit wenigstens einer schraubenförmigen , kontinuierlich verlaufenden Leiste, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schnitt entlang einer Ebene, die durch die Schraubenachse hindurch läuft, Vorsprünge (3) der gleichen Form und mit gleichen Abmessungen bildet, die entlang der Achse in Abstand zueinander angeordnet sind, wobei jeder der Vorsprünge bezogen auf eine Senkrechte zur Schraubenachse unsymmetrisch ist.
2. 2. Wirbelbildner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge eine solche Form aufweisen, daß sie an einer Kante mit dem mittleren Streifen (2) des Schnittes entlang der Ebene unter einem stumpfen Winkel (o( ) und auf der gegenüberliegenden Kante unter einem spitzen Winkel ( A ) schneiden.
3. 3. Wirbelbildner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (3) in die gleiche Richtung geneigt sind.
4. 4. Wärmetauscher mit wenigstens einem Wirbelbildner nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wirbelbildner in dem entsprechenden Rohr (4) angeordnet ist, derart, daß das Fluid,

   030048/0837

   Bankkonto: Norddeutsche Landesbank. Filiale Bad Gandershelm, Kto.-Nr. 22.118.970 · Postscheckkonto: Hannover 66715

   welches die Oberflächen entlang strömt, einen kleineren Winkel mit der Achse des Wirbelbildners bildet.

   Patenianwäite Dlpi.-Ip.g. I-!or3t R5c3 Di£l.-!r.g. Feier ΚοεοΙ

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