DE3026954C2 - Heat exchange device - Google Patents

Heat exchange device

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DE3026954C2
DE3026954C2 DE19803026954 DE3026954A DE3026954C2 DE 3026954 C2 DE3026954 C2 DE 3026954C2 DE 19803026954 DE19803026954 DE 19803026954 DE 3026954 A DE3026954 A DE 3026954A DE 3026954 C2 DE3026954 C2 DE 3026954C2
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Vladimir Michajlovič Grjaznov
Vladimir Nikolaevič Kulakov
Albert Andreevič Sverdlovsk Kuranov
Anatolij Petrovič Moskau/Moskva Maganjuk
Alexandr Petrovič Miščenko
Aleksej Andreevič Pavlov
Geb. Kudrjavceva Viktoria Petrovna Poljakova
Valerij Michajlovič Popov
Natalia Robertovna Rošan
Jurij Vasilevič Moskau/Moskva Saksonov
Evgenij Michajlovič Savickij
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UNIVERSITET DRUZBY NARODOV IMENI PATRISA LUMUMBY
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Description

Die Erfindung betrifft eine Wärmetauschvorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a heat exchange device according to the preamble of patent claim 1.

Aus der BE-PS 6 90 577 — vgl. insbesondere Fig. 1 mit zugehörigem Text — ist ein Wärmetauscher bekannt, der aus einem von einem Medium durchflossenen einteiligen zylindrischen Gehäuse besteht, das an beiden Stirnseiten verjüngt ist und in Rohrstutzen endet. Im Gehäuse ist in dichter Packung ein schraubenlinienförmig geformtes einteiliges Rohr angeordnet, dessen Ein- und Auslauf aus einer der Stirnseiten des Gehäuses ragt, wobei die Rohrenden durch die Gehäusewand geführt sind.A heat exchanger is known from BE-PS 6 90 577 - see in particular Fig. 1 with associated text. which consists of a one-piece cylindrical housing through which a medium flows, which is attached to both End faces is tapered and ends in pipe socket. A helical shape is closely packed in the housing shaped one-piece tube arranged, the inlet and outlet of which protrudes from one of the end faces of the housing, wherein the pipe ends are passed through the housing wall.

Die bekannte Vorrichtung hat den Nachteil, daß bei ihr der das Kühlmittel führende Rohrstrang aus einem Stück besteht und deshalb bei notwendig werdenden Reparaturen oder Reinigungsarbeiten der Wärmetauscher als ganzes unbrauchbar wird.The known device has the disadvantage that in her the coolant leading pipe string from a Piece exists and therefore when repairs or cleaning work on the heat exchanger become necessary becomes unusable as a whole.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht deshalb darin, den Wärmetauscher gemäß der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die innerhalb des Gehäuses in dichter Packung angeordneten Rohre nach ihrer gemeinsamen Entfernung aus dem Gehäuse in einzelne Abschnitte zerlegbar sind, wobei diese Abschnitte aus dem gesamten Rohrsystem leicht herauslösbar sein sollen. Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.The object on which the invention is based is therefore to develop the heat exchanger according to FIG said type so that the tubes arranged in close packing within the housing after their joint removal from the housing can be dismantled into individual sections, these sections should be easily removable from the entire pipe system. This task is done with the characteristics of claim 1 solved.

Die Merkmale des Patentanspruches 2 stellen eine vom Patentanspruch 1 unabhängige Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe dar.The features of claim 2 represent a solution of the invention that is independent of claim 1 underlying task.

Die übrigen Patentansprüche beschreiben vorteilhafte Ausgestaltungen des Anmeldungsgegenstandes im Sinne der Aufgabenstellung.The remaining claims describe advantageous embodiments of the subject of the application in Sense of the task.

Die Verwendung von als ebene Spiralen gestalteten Rohren ermöglicht die Benutzung von Rohren mit einer Länge von 4 m und mehr, wodurch die Zahl der Rohrverbindungen herabgesetzt, dadurch wiederum die Montage vereinfacht und die Funktionstüclnigkeit der Vorrichtung erhöht werden.The use of tubes designed as flat spirals enables the use of tubes with a Length of 4 m and more, which reduces the number of pipe connections, which in turn reduces the Assembly can be simplified and the functionality of the device increased.

ίο Außerdem gewährleisten solche Rohre ein höheres Verhältnis der Oberfläche der Rohre zum Rauminhall der Vorrichtung, wodurch die Leistung des Apparates pro Einheit des Rauminhalts auf das 1,5- bis 2fache er-•köht wird.ίο In addition, such pipes ensure a higher Ratio of the surface area of the pipes to the space inside the device, thereby increasing the performance of the device per unit of the room volume increased by 1.5 to 2 times will.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat den Vorteil, daß bei ihr durch die Anordnung der einzelnen, durch Verbindungsteile nicht unterbrochene Rohre in dichter Packung, jedoch voneinander lösbar, das Innere der Wärmetauschvorrichtung nach seiner Trennung vom Gehäuse gewartet bzw. repariert werden kann.The device according to the invention has the advantage that with her by the arrangement of the individual through Connecting parts uninterrupted tubes in tight packing, but detachable from one another, the interior of the Heat exchange device can be serviced or repaired after its separation from the housing.

Es sind zwar aus der DE-OS 27 54 375 und aus der AT-PS 3 61 953 sowie aus der FR-Zusatzpatentschrift 52 301 Wärmetauscher mit einzelnen Rohren bekannt, die aus einem geschlossenen Gehäuse führen, jedoch sind diese Wärmetauscherrohre geradlinig, so daß sich bei solchen Wärmetauschern die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe nicht stellt.There are from DE-OS 27 54 375 and from AT-PS 3 61 953 and from the FR additional patent specification 52 301 heat exchangers with individual tubes known that lead out of a closed housing, however these heat exchanger tubes are straight, so that the invention on which such heat exchangers are based Task does not provide.

Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 einen vertikalen Schnitt durch ein Rohrbündel dessen Rohre zu Schrauben verformt sind,The invention is explained in more detail using exemplary embodiments with the aid of the drawings. It shows
F i g. 1 shows a vertical section through a tube bundle whose tubes are deformed into screws,

F i g. 2 einen Schnitt nach der Linie VII-VII des Rohrbündels gemäß F i g. 1,F i g. 2 shows a section along the line VII-VII of the tube bundle according to FIG. 1,

Fig.3 eine Gesamtansicht eines Rohrbündels mit schraubenförmigen Rohren im Gehäuse der Vorrichtung, 3 shows an overall view of a tube bundle with helical tubes in the housing of the device,

Fig.4 die Ausführung eines einzelnen schraubenförmigen Rohres gemäß F i g. 3,4 shows the design of a single helical Tube according to FIG. 3,

F i g. 5 einen vertikalen Schniit durcn das Rohrbündel gemäß F i g. 3,F i g. 5 a vertical cut through the tube bundle according to FIG. 3,

Fig.6 einen Schnitt durch das Rohrbündel nach der LinieXI-XI in Fig. 5,6 shows a section through the tube bundle according to the Line XI-XI in Fig. 5,

F i g. 7 eine schematische Darstellung der Anordnung der Schraubenwindungen in einer horizontalen Ebene des Rohrbündels gemäß F i g. 5,F i g. 7 shows a schematic representation of the arrangement of the screw turns in a horizontal plane of the tube bundle according to FIG. 5,

Fig.8 die Ausführung eines Rohrelementes in Form einer ebenen doppelten Archimedischen Spirale,8 shows the design of a tubular element in the form a plane double Archimedean spiral,

Fig.9 eine Seitenansicht eines Rohrbündcls mil Rohrelementen als doppelte Archimedische Spiralen,
Fig. 10 eine Draufsicht auf cio Rohrbündel nach Fig. 9.9 shows a side view of a tube bundle with tube elements as double Archimedean spirals,
FIG. 10 is a plan view of the tube bundle according to FIG. 9.

F i g. 11 einen Schnitt durch ein Rohrbündel nach der Linie XVII-XVII in F ig. 9,F i g. 11 shows a section through a tube bundle according to FIG Line XVII-XVII in Fig. 9,

F i g. 12 ein Rohrelement wie auf F i g. 8 für eine An-Ordnung von Sammelrohren unter einem Zentriwinkel von 90°,F i g. 12 shows a tubular element as in FIG. 8 for an arrangement of manifolds at a central angle from 90 °,

Fig. 13 einen ebenen Schnitt durch ein Rohrbündel mit gemäß Fig. 12gestalteten Rohrelemenlen,13 shows a planar section through a tube bundle with tubular elements designed according to FIG. 12,

F i g. 14 ein Rohrelement wie auf F i g. 8 für eine An-Ordnung von Sammelrohren unicr einem Zentriwinkel von 60°,F i g. 14 shows a tubular element as in FIG. 8 for an an-order of manifolds with a central angle of 60 °,

Fig. 15 einen ebenen Schnitt durch ein Rohrbündel mit gemäß Fig. 14 gestalteten Rohren,15 shows a planar section through a tube bundle with tubes designed according to FIG. 14,

Fi g. 16 die Form eines Rohrelementes aus zwei ;iuf-M einanderliegenden Archimedischen Spiralen,Fi g. 16 the shape of a tubular element made of two; iuf-M superimposed Archimedean spirals,

Fig. 17 einen Schnitt nach der Linie XXIII-XXIIl gemäß Fig. 16,17 shows a section along the line XXIII-XXIIl according to Fig. 16,

Fig. 18 eine Seitenansicht des Rohrbündcls nach18 shows a side view of the tube bundle according to FIG

Fig. 16.Fig. 16.

Die Wärmetauschvorrichtung besteht aus einem Gehäuse 1, mit sich zum Ende hin verjüngenden Stutzen 2, deren erweiterter Teil das Mittelteil des Gehäuses 1 ist, sowie aus Bündel 4 bildenden Rohren 5, deren Enden in einem Sammelraum 10 zusammengefaßt sind. Die Stutzen 2 können kegelförmig sein.The heat exchange device consists of a housing 1, with nozzle 2 tapering towards the end, the enlarged part of which is the middle part of the housing 1, as well as tubes 5 forming bundles 4, the ends of which are combined in a collecting space 10. The pillars 2 can be cone-shaped.

Die Rohre 5 sind schraubenlinienförmig verformt Das Bündel ist rylinderförmig gestaltet, wobei die Enden der Rohre in dem Sammelraum 10 (F i g. 3) befestigt sind, der kegelförmig ausgeführt ist und eine Zwischenwand 7 sowie eine den Kegelboden bildende untere Wand 8 aufweistThe tubes 5 are deformed in the shape of a helix. The bundle is cylindrical in shape, with the ends of the pipes are attached in the collecting space 10 (FIG. 3), which is conical and has a partition 7 and a lower wall 8 forming the cone bottom

Ein kegelförmiger Sam.tielraum 10 weist zusätzlich ein Einlaßrohr 11 auf, wobei die Einlaßenden 12 der Rohre 5 in das Einlaßrohr 11 münden und die Auslaßenden 13 durch den kegelförmigen Sammelraum 10 zusammengefaßt sind (F i g. 3,4,5,6).A conical Sam.tielraum 10 also has an inlet pipe 11, the inlet ends 12 of the pipes 5 opening into the inlet pipe 11 and the outlet ends 13 are combined by the conical collecting space 10 (F i g. 3, 4, 5, 6).

Die Steigung der Schraubenlinie 9 ist so gewählt, daß der Abstand 14 zwischen aufeinanderfolgenden Windüngen dem Durchmesser der Rohre 5 gleich ist oder diesen übertrifft und das Verhältnis des AuP^ndurchmessers der Rohre zur Steigung im Bereich von 0,2 bis 1,0 liegt, wodurch eine kompakte Anordnung der Rohre 5 gewährleistet ist, da die Windungen 15 der einen Schraubenlinie 9 in die Lücken 14 zwischen den Windungen der Nachbarschraubenlinien eingreifen (Fig.5, 7).The slope of the helix 9 is chosen so that the distance 14 between successive turns the diameter of the tubes 5 is the same or this exceeds and the ratio of the AuP ^ n diameter of the pipes to the pitch is in the range of 0.2 to 1.0, which results in a compact arrangement of the pipes 5 is ensured because the turns 15 of a helix 9 in the gaps 14 between the turns the neighboring helical lines intervene (Fig. 5, 7).

Die Rohre 5 können zu ebenen doppelten Archimedischen Spiralen 16 (F i g. 8) verformt sein und in Bündeln 4 so zusammengebaut werden, daß jede nachfolgende Spirale 17 in bezug auf die vorhergehende um 180° spiegelbildlich angeordnet ist und sie aufeinander liegen, wobei die Einlaß- und Auslaßenden der Rohre 5 an Sammelleitungen 18 befestigt sind, weiche längs des Bündels 4 in Richtung senkrecht zur Ebene der Spiralen liegende Rohre(Fig.9,10)darstellen.The tubes 5 can be deformed into flat double Archimedean spirals 16 (FIG. 8) and in bundles 4 are assembled so that each subsequent spiral 17 with respect to the previous one by 180 ° is arranged in mirror image and they lie on top of one another, the inlet and outlet ends of the tubes 5 at Manifolds 18 are attached, soft along the bundle 4 in a direction perpendicular to the plane of the spirals Represent lying pipes (Fig. 9,10).

Die Anordnung der Einlaß- und Auslaßenden der Rohre 5 wird durch die Zahl und Anordnung der Sammelleitungen /8 bestimmt So ist die Anordnung der genannten Sammelleitungen unter einem Zentriwinkel von 180°, 90°, 60° (Fig. 12, 14) möglich. Die Ausstattung der Rohrbündel ist die Verbindung der Rohre 5 mit den Sammelleitungen 18 ist in Fig. 11,13,15dargestellt.The arrangement of the inlet and outlet ends of the tubes 5 is determined by the number and arrangement of the manifolds / 8 determined This is how the aforementioned collecting lines are arranged at a central angle 180 °, 90 °, 60 ° (Fig. 12, 14) possible. Equipment the tube bundle is the connection of the tubes 5 with the collecting lines 18 is shown in FIGS. 11, 13, 15.

Die Rohre 5 können die Form aufweisen, welche aus zwei aufeinander liegenden Archimedischen Spiralen (Fig. 16, 17) besteht. Zur Montage der Rohre 5 in die Bündel 4 reichen dann zwei Sammelleitungen 18 (Fig. 18)aus.The tubes 5 can have the shape of two Archimedean spirals lying on top of one another (Figs. 16, 17) consists. To mount the tubes 5 in the Bundle 4 then suffice with two collecting lines 18 (FIG. 18).

Die Rohre 5 werden aus Baustahl hergestellt.The tubes 5 are made of structural steel.

Die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Wärmet löschvorrichtung ist wie folgt:The operation of the heat extinguishing device according to the invention is as follows:

Durch die Stutzen 2 wird ein Wärmeträger in das Gehäuse 1 eingeführt. Der zu erwärmende Stoff gelangt über die Sammelleitung 11 der Bündel 4 in die Rohre 5 der Vorrichtung. Beim Durchtreten des Wärmeträgerstroms durch das Gehäuse über die gesamte Höhe desselben gibt er die Wärme durch die Wandungen der Rohre 5 an den zu erwärmenden Stoff ab. Der Wärmeträger wird aus der Vorrichtung über den unteren Stutzen 2 und der erwärmte Stoff über die Sammelleitungen 18 der Bündel 4 abgeleitet. Es ist auch möglich, den Wärmeträger in das Innere der Rohre 5 und den zu erwärmenden Stoff in das Gehäuse 1 der Vorrichtung zuzuführen.A heat transfer medium is introduced into the housing 1 through the nozzle 2. The substance to be heated arrives The bundle 4 into the pipes 5 via the collecting line 11 the device. When the heat carrier flow passes through the housing over the entire height of the same it releases the heat through the walls of the tubes 5 to the substance to be heated. The heat carrier is from the device via the lower nozzle 2 and the heated material via the manifolds 18 of the bundles 4 derived. It is also possible to feed the heat transfer medium into the interior of the tubes 5 and to to supply heating substance into the housing 1 of the device.

Hierzu 5 Blau ZeichnungenIn addition 5 blue drawings

Claims (4)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Wärnsetauschvorrichtung mit einem geschlossenen Gehäuse mit einem Gehäuseende in Form eines Rohrstutzens und mit im Innenraum des Gehäuses schraubenlinienförmig angeordneten Rohren, deren Enden aus dem Gehäuse führen, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Rohrbündel(4), deren Enden mit Sammelräumen (10) verbunden sind, in dem Gehäuse (1) angeordnet sind, daß die untere Windung jeder Schraubenlinie geradlinig zu einer innerhalb der Schraubenlinie angeordneten Steigleitung (5A) führt, daß das Verhältnis des Außendurchmessers des Rohres (5) zur Steigung (14) der Schraubenlinie im Bereich von 0,1 bis 1,0 liegt und daß die Windungen eines jeden Rohres (5) zwischen die Windungen des Nachbarrohres eingreifen.1. Heat exchange device with a closed housing with a housing end in the form of a pipe socket and with tubes arranged in a helical manner in the interior of the housing, the ends of which lead out of the housing, characterized in that several tube bundles (4), the ends of which are connected to collecting spaces (10) , are arranged in the housing (1) that the lower turn of each helix leads in a straight line to a riser (5A) arranged within the helix, that the ratio of the outer diameter of the pipe (5) to the pitch (14) of the helix is in the range of 0 , 1 to 1.0 and that the turns of each tube (5) engage between the turns of the adjacent tube. Z Wärmetauschvorrichtung mit einem geschlossenen Gehätts* mit einem Gehäuseende in Form eines Rohrstutzens und mit im inneren des Gehäuses angeordneten Rohren, deren Enden aus dem Gehäuse führen, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Rohrbündel (4), deren Enden mit Sammelrohren (18) verbunden sind, in dem Gehäuse (1) angeordnet sind, daß jedes Rohr (5) eines Rohrbflndels (4) die Form einer Spirale (16) hat, die Spiralen (16) übereinander angeordnet sind und das Sammelrohr (18) jeweils rechtwinklig zur Ebene der Spiralen angeordnet ist.Z Heat exchange device with a closed housing * with a housing end in the form of a Pipe socket and arranged in the interior of the housing tubes, the ends of which from the housing lead, characterized in that several tube bundles (4), the ends of which with collecting tubes (18) are connected, are arranged in the housing (1) that each tube (5) of a tube bundle (4) has the shape a spiral (16), the spirals (16) are arranged one above the other and the collecting tube (18) respectively is arranged at right angles to the plane of the spirals. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß j_de nächstfolgende Spirale (16) mit Bezug auf die vorangehende spiegelbildlich ist3. Apparatus according to claim 2, characterized in that j_de the next following spiral (16) with Relation to the previous one is a mirror image 4. Vorrichtung nach Ansoruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiralen (16) archimedische Spiralen sind.4. Device according to Ansoruch 2, characterized in that the spirals (16) Archimedean spirals are.
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