DE3030509A1

DE3030509A1 - HEAT EXCHANGER WITH SEVERAL PIPE WINDINGS

Info

Publication number: DE3030509A1
Application number: DE19803030509
Authority: DE
Inventors: Erfinder Wird Nachtraeglich Benannt Der
Original assignee: Spiral Tubing Corp New Britain Conn; SPIRAL TUBING CORP
Current assignee: Thermodynetics Inc Windsor Conn Us
Priority date: 1979-10-11
Filing date: 1980-08-12
Publication date: 1981-04-23
Also published as: FR2467372A1; CA1146160A; FR2467372B1; NO802788L; SE8005501L; DK327880A

Description

—Die Erfindung betrifft allgemein einen Wärmetauscher und insbesondere einen kompakten Wärmetauscher mit mehrfachen Windungseinheiten, der eine verbesserte Wärmeübertragungsdichte besitzt und für den Einsatz in einem modernen Kühlsystem dadurch besonders geeignet ist, daß er für Wartungsund Reparaturarbeiten leicht zugänglich ist.The invention relates generally to a heat exchanger and, more particularly, to a compact multiple heat exchanger Winding units with an improved heat transfer density and for use in a modern cooling system is particularly suitable because it is easily accessible for maintenance and repair work.

Bei modernen Kühlsystemen ergibt die kompakte Anordnung der Bestandteile des Systems den Vorteil, daß die die Gesamtgröße des Kühlsystems vermindert und schließlich die darauf bezogenen Herstellungkosten verringert werden. Bei dem Entwurf eines kompakten Kühlsystems muß jeder Bestandteil getrennt so ausgelegt werden, daß er so klein wie möglich ist und trotzdem seine volle Funktionsfähigkeit in Bezug auf die Anforderungen auf das Kühlsystem erfüllt. Ein solcher Bestandteil ist der Wärmetauscher oder Kondensor, der benutzt wird,, um die heißen komprimierten Kühlgase während des Betriebs des Kühlsystems abzukühlen. Die Auslegung des Wärmeaustauschers muß derart geschehen, daß der Wärmeaustauscher nur minimalen Raum einnimmt und trotzdem eine hohe Wirksamkeit, gemessen in Wärmeeinheiten/h pro Oberflächeneinheit, besitzt.In modern cooling systems, the compact arrangement of the components of the system has the advantage that it reduces the overall size of the cooling system and ultimately that on top of it related manufacturing costs can be reduced. When designing a compact cooling system, each component must be separate be designed so that it is as small as possible and still functions fully in relation to meets the requirements for the cooling system. One such component is the heat exchanger or condenser that is used is, around the hot compressed cooling gases during the To cool down the operation of the cooling system. The design of the heat exchanger must be done in such a way that the heat exchanger takes up minimal space and still has a high level of effectiveness, measured in heat units / h per surface unit, owns.

Um minimalen Raumbedarf im Kühlsystem für den Wärmeaustauscher zu erreichen, ist es weiter erforderlich, daß der Wärmeaustauscher so gestaltet ist, daß sein Ausbau und/oder Einbau bei Reparaturen und Wartungsarbeiten erleichtert wird.In order to achieve a minimum space requirement in the cooling system for the heat exchanger, it is further necessary that the heat exchanger is designed so that its removal and / or installation during repairs and maintenance work is facilitated.

In modernen Kühlsystemen enthaltene Wärmetauscher sind normalerweise so angeordnet, daß der Einlaß und der Auslaß an entgegengesetzt liegenden Enden des Wärmetauschers angeordnet sind. Diese wenig flexible Anordnung erfordert eine komplizierte Verlegung der Kühlmittel- und Kühlverbindungsanschlußleitungen für den Wärmetauscher zusätzlich dazu, daß diese Verbindungen nicht sehr wartungs- und reparaturfreundlich liegen.Heat exchangers included in modern refrigeration systems are normally arranged with the inlet and outlet are arranged at opposite ends of the heat exchanger. This less flexible arrangement requires one Complicated laying of the coolant and cooling connection lines for the heat exchanger in addition to that these connections are not very easy to maintain and repair.

13001 7/0S2213001 7 / 0S22

COPYCOPY

090509090509

-""-Demnach besteht die Notwendigkeit, einen kompakten Wärmetauscher zu schaffen, der nur minimalen Raumbedarf bei hoher Wärmeübertragungsdichte besitzt und der zum leichten Einbau zur einfachen Verbindung mit den Kühlmittel-Leitungen in dem kompakten Raum in einem modernen Kühlsystem ausgelegt ist.- "" - Accordingly, there is a need for a compact heat exchanger to create that has minimal space requirements with high heat transfer density and that is light Installation designed for easy connection with the coolant lines in the compact space in a modern cooling system is.

Es ist in breitester Hinsicht ein Ziel der Erfindung, einen Mehrfachwickel-Wärmetauscher zu schaffen, der zumindest einige der genannten Anforderungen moderner Kühlsysteme erfüllt. Insbesondere hat die Erfindung das Ziel, einen Wärmetauscher zu schaffen, der aus einem fortlaufenden Rohr gebildet ist, das um eine gemeinsame Achse in innere und äußere konzentrische, einander überlappende Wickel gebildet ist, wobei der Einlaß und der Auslaß in einer gemeinsamen Ebene an einem Ende angeordnet sind und ein kontinuierliches Übergangselement den inneren und den äußeren Wickel am anderen Ende verbindet.It is, in its broadest sense, an object of the invention to provide a multi-wrap heat exchanger which at least fulfills some of the stated requirements of modern cooling systems. In particular, the invention has the aim of providing a To create a heat exchanger formed from a continuous tube that rotates around a common axis in inner and outer concentric, overlapping coils are formed, the inlet and the outlet in a common plane are arranged at one end and a continuous transition element the inner and the outer wrap at the other end connects.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, einen Mehrfachwickel-Wärmetauscher zu schaffen,^ der durch einen kontinuierlichen WickelbiIdungsVorgang durch ununterbrochene Drehung einer Wickelbildungsform aufgebaut ist.Another object of the invention is to provide a multi-wrap heat exchanger to create, ^ that by a continuous winding formation process through uninterrupted Rotation of a winding form is built up.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht noch darin, einen Mehrfachwickel-Wärmetauscher zu schaffen, der kompakt und mit hoher Wärmeübertragungsdichte, bezogen auf seine Gesamtgröße, ausgerüstet ist. Still another object of the invention is to provide a multi-wrap heat exchanger that is compact and is equipped with a high heat transfer density, based on its overall size.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, einen Mehrfachwickel-Wärmetauscher zu schaffen, der im Hinblick auf einfache Anbringung in einem kompakten Raum ausgebildet und angelegt ist, wie es in einem modernen Kühlsystem erforderlich ist, in dem zumindest sein Ein- und sein Auslaß sich tangential vom inneren bzw. äußeren Wickel an einemAnother object of the invention is to provide a multi-wrap heat exchanger to create which is designed for easy installation in a compact space and is laid out, as is required in a modern cooling system, in which at least its inlet and outlet tangential to the inner or outer coil at one

130017/05.22130017 / 05.22

-»'gemeinsamen Ende des Wärmetauschers erstrecken.- »'extend the common end of the heat exchanger.

Als weiteres Ziel der Erfindung kann angesehen werden, daß ein Wickelaufbau geschaffen wird, der zur Bildung eines Mehrfachwickel-Wärmetauschers aus einem fortlaufenden Rohrstück durch einen fortlaufenden WickelbildungsVorgang geeignet ist.As a further object of the invention can be seen that a winding structure is provided which is used to form a Multi-winding heat exchanger from a continuous piece of pipe by a continuous winding formation process is.

Als weiteres Ziel der Erfindung ergibt sich die Schaffung einer Wickelbildungsvorrichtung, die so aufgebaut und ausgelegt ist, daß aus einem kontinuierlichen Rohrabschnitt ein Wärmetauscher hergestellt werden kann, der zum leichten Einbringen in ein modernes Kühlsystem bei Aufrechterhaltung einer hohen Wärmeübertragungsdichte geeignet ist.It is a further object of the invention to provide a lap forming apparatus which is so constructed and designed is that a heat exchanger can be made from a continuous pipe section, which for easy Bringing it into a modern cooling system while maintaining a high heat transfer density is suitable.

Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein Mehrfachwickel-Wärmetauscher geschaffen, der aus einem kontinuierlichen wendelförmig gewickelten Rohrstück gefertigt ist. Das wendelförmig gewickelte Rohr wird so geformt, daß ein innerer Wickel mit einer Vielzahl von auseinanderliegenden Wickel in spiraliger Anordnung um eine gemeinsame Achse gewunden ist, wobei ein Steigungsmaß in einer Richtung eingehalten ist, sowie ein äußerer Wickel mit einer Vielzahl von aneinanderllegenden Windungen, die konzentrisch um den inneren Wickel längs der gemeinsamen Achse in einer ähnlichen Spiralanordnung gewunden sind, mit einem Steigungsmaß in entgegengesetzter Richtung. Ein kontinuierliches Übergangssegment ist aus einem Abschnitt des gewundenen Rohres gebildet und verbindet kontinuierlich den inneren und den äußeren Wickel an einem gemeinsamen Ende des Wärmetauschers und besitzt einen ersten gekrümmten Abschnitt mit zunehmendem Krümmungsradius, um das Rohr gegenüber dem inneren Wickel in radialer Richtung zu dehnen und einen zweiten gekrümmten Abschnitt, derAccording to one embodiment of the invention, a multi-coil heat exchanger is created, which consists of a continuous helically wound piece of pipe is made. The helically wound tube is shaped in such a way that that an inner coil with a multitude of spaced apart Coil is wound in a spiral arrangement around a common axis, with a pitch in one direction is observed, as well as an outer wrap with a multitude of contiguous turns that are wound concentrically around the inner coil along the common axis in a similar spiral arrangement, with a pitch in the opposite direction. A continuous transition segment is made up of one section of the coiled tube and continuously connects the inner and outer coils at one common End of the heat exchanger and has a first curved section with an increasing radius of curvature to to expand the tube relative to the inner coil in the radial direction and a second curved section, the

1 3 O O 1 7 / Q S.,2 21 3 O O 1 7 / Q S., 2 2

-«das Rohr in Axialrichtung über den.inneren Wickel bei der Ausbildung des äußeren Wickels dehnt.- «the tube in the axial direction over the inner coil at the Training the outer wrap stretches.

Ferner wird eine Wickelbildungsvorrichtung geschaffen, um ein kontinuierliches Rohrstück in einen kompakten Mehrfachwickel-Wärmetauscher zu verarbeiten* Die Wickelbildungsvorrichtung besteht aus einem Tragrahmen, an dem eine Wickelbildungsform um ihre Achse drehbar angebracht ist, die ein spiral- oder wendeiförmiges "Gewinde" besitzt, das so in seiner Größe bemessen ist, daß das Rohr, beginnend an dem einen Ende der Wickelbildungsform, aufgenommen wird, und die mit einer Wickel-Wendeplatte endet, die am anderen Ende der Wickelbildungsform ausgebildet ist. DieFurther, a lap forming apparatus is provided for converting a continuous length of tubing into a compact, multi-lap heat exchanger to process * The winding device consists of a support frame on which a Winding form is mounted rotatably about its axis, which has a spiral or helical "thread", which is dimensioned in its size that the tube, starting at one end of the winding form, received and which ends with a winding turn-table which is formed at the other end of the winding form. the

Wickel-Wendeplatte ist am anderen Ende der Wickelbildungssie in dasThe winding insert is at the other end of the winding formation

form so ausgebildet, daß/wendelförmige "Gewinde" der Wickelbildungsform übergeht und eine Fortsetzung dieses "Gewindes" ist. Ein erster Abschnitt der Wickel-Wendeplatte läuft spiralförmig nach außen in eine radiale Lage, die außer dem Wendelbereich der wendeiförmigen "Gewindegänge¹¹ am anderen Ende der Wickelbildungsform liegt und ein zweiter Abschnitt der Wickelwendeplatte erstreckt sich in Axialrichtung von den wendeiförmigen Gewindegängen gegen den Anfang der Wickelbildungsform hin.form designed so that / helical "thread" passes over the winding form and is a continuation of this "thread". A first section of the reversible winding plate runs spirally outwards into a radial position which, apart from the helical area of the helical "threads ^{11" is} at the other end of the winding form, and a second section of the reversing winding plate extends in the axial direction from the helical threads towards the beginning of the winding form there.

Ferner ergibt sich ein verbessertes Verfahren zur Herstellung des kompakten Mehrfachwickel-Wärmetauschers der beschriebenen Art. Ein Verfahren zur fortlaufenden Herstellung eines Mehrfachwickel-Wärmetauschers mit einer hohen Übertragungsdichte besteht darin, daß zunächst ein freies Ende des Rohres in einer Wickel-Anfangslage befestigt und gesichert wird. In einem fortlaufenden und nicht unterbrochenen Vorgang wird die gewünschte Rohrlänge wendelförmig um eine Achse gewunden, so daß ein innerer Wickel gebildet wird, dessen aneinanderliegende Windungen sich in einer Richtung von der Wickelanfangs lage weg entfernen. Dann wird das Rohr leicht radial nach außen über die radiale Erstreckung des innerenFurthermore, there is an improved method of manufacturing the compact multi-coil heat exchanger of the described type Art. A method of continuously manufacturing a multi-wrap heat exchanger with a high transmission density consists in that first a free end of the tube is fastened and secured in an initial winding position will. In a continuous and uninterrupted process, the desired pipe length becomes helical around an axis wound so that an inner coil is formed, the contiguous turns of which are in a direction from the Remove the beginning of the lap. Then the tube is slightly radially outward over the radial extension of the inner

1,30017/05.22 COPY J 1,30017 / 05.22 COPY J

30305033030503

-Wickels und axial in Richtung auf die Wickelanfangslage gebogen, um ein Übergangssegment zu bilden, und dann wird das Rohr in Wendelform um den inneren Wickel mit entgegen--Winder and bent axially towards the winding start layer to form a transition segment, and then the tube is helically shaped around the inner winding with opposite-

um gesetzter Steigungsrichtung gewunden, den konzentrischen Außenwickel zu bilden, der aneinanderliegende Windungen besitzt, die den inneren Wickel überdecken und sich bis in die Wickelanfangslage erstrecken.wound around the set pitch direction to form the concentric outer winding, which has adjacent turns that cover the inner winding and extend into the winding start position.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert; in der Zeichnung zeigt:The invention is illustrated below with reference to the drawing, for example explained in more detail; in the drawing shows:

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Wärmetauscher, derFig. 1 is a plan view of a heat exchanger, the

erfindungsgemäß aufgebaut ist und konzentrische innere und äußere Wickel besitzt, deren Einlaßbzw. Auslaßenden sich parallel zueinander in einer gemeinsamen Ebene an einem Ende des Wärmeaustauschers erstrecken, um leichten Zugang zu den Kühlmittelleitungsverbindungen zum leichten Ausbau des Wärmeaustauschers aus einem modernen Kühlsystem zu gestatten,is constructed according to the invention and has concentric inner and outer winding, the inlet or Outlet ends are parallel to each other in a common plane at one end of the The heat exchanger extends for easy access to the coolant line connections to the allow easy removal of the heat exchanger from a modern cooling system,

Fig. 2 eine Seitenansicht von der rechten Seite der Fig. 1 gesehen, mit einer Darstellung des Außenwickels, der ein Steigungsmaß in einer Richtung besitzt, und des Innenwickels mit einem Steigungsmaß in entgegengesetzter Richtung,Fig. 2 is a side view seen from the right side of Fig. 1, with a representation of the Outer coil, which has a pitch in one direction, and the inner coil with a slope in the opposite direction,

Fig. 3 eine Ansicht von unten des Mehrfachwickel-Wärmetauschers nach Fig. 1 mit einer Ansicht der kontinuierlichen Verbindung des Innenwickels mit dem konzentrischen Außenwickel durch ein kontinuierliches Obergangssegment mit einem ersten Abschnitt, der sich radial leicht nach außen an dem Innenwickel vorbeiFIG. 3 is a view from below of the multiple-winding heat exchanger according to FIG. 1 with one view the continuous connection of the inner lap with the concentric outer lap through a continuous transition segment with a first section that is slightly radially outward past the inner coil

1 300 1 7/0S.221 300 1 7 / 0P.22

30305083030508

_o,^_ erstreckt und einem zweiten Abschnitt, der _o , ^ _ extends and a second section, the

sich in Axialrichtung über den Innenwickel zu den Einlaß- und Auslaßenden des Wärmetauschers hin erstreckt/axially across the inner coil to the inlet and outlet ends of the heat exchanger extends towards /

Fig. 4 eine Seitenansicht eines Mehrfachwickel-Wärmeaustauschers entsprechend Fig. 2, jedoch mit teilweise entferntem Außenwickel, so daß ein wesentlicher Abschnitt des Innenwickels freiliegt, dessen Steigungsmaß entgegengesetzt zu dem des Außenwickels liegt,FIG. 4 is a side view of a multiple-coil heat exchanger corresponding to FIG. 2, however with the outer winding partially removed, so that a substantial portion of the inner winding exposed whose pitch is opposite to that of the outer coil,

Fig. 5 eine Seitenansicht einer typischen Enddeckelanordnung für ein konzentrisches Rohr, teilweise aufgeschnitten, zur Verdeutlichung des Aufbaus und der Anordnung des Enddeckels, so daß sich ein getrennter Einlaß bzw. AuslaßFigure 5 is a side view, in part, of a typical end cap assembly for a concentric tube cut open to illustrate the structure and arrangement of the end cover, see above that there is a separate inlet and outlet

ergibt für ein in dem Innenrohr fließendesresults for a flowing in the inner tube

ein
bzw. in dem Ringraum zwischen der Außenflächea
or in the annular space between the outer surface

des Innenrohres und der Innenfläche des Außenraums fließendes Fluid,fluid flowing through the inner tube and the inner surface of the outer space,

Fig. 6 eine Vorderansicht einer Wickelbildungsvorrichtung der erfindungsgemäßen Art zur Ausbildung eines Mehrfachwickel-Wärmetauschers der in Fig. 1 dargestellten Art, mit einer gekrümmten Skala zur Bestimmung der Relativlage des Einlasses und des Auslasses zueinander an einem gemeinsamen Ende des Mehrfachwickel-Wärmetauschers, Figure 6 is a front view of a lap forming apparatus of the type of the present invention for training a multi-coil heat exchanger of the type shown in Fig. 1, with a curved Scale for determining the relative position of the inlet and the outlet to one another on one common end of the multi-coil heat exchanger,

Fig. 7 eine Seitenansicht der Wickelbildungsvorrichtung in Fig. 6 von links gesehen, mit einer Darstellung der drehbar an einer sich durch den aufrechtstehenden Rahmenteil erstreckenden Tragwelle angebrachten Wickelbildungsform,FIG. 7 shows a side view of the lap forming device in FIG. 6 seen from the left, with an illustration the winding mold rotatably attached to a support shaft extending through the upright frame part,

130017/05.22130017 / 05.22

30305033030503

-"'·- - die ein wendeiförmiges "Gewinde" besitzt, das- "'· - - which has a helical" thread "that

in eine dem nach oben stehenden Rahmenteil benachbarte Wickelwendeplatte ausläuft,runs out into a winding plate adjacent to the upstanding frame part,

Fig. 8 eine Vorderansicht, teilweise längs der LinieFigure 8 is a front view, partly along the line

8-8 der Fig. 7 geschnittene Ansicht der Wickelwendeplatte der Wickelbildungs form mit einem ersten Abschnitt, der sich in Radialrichtung über die radiale Erstreckung des wendeiförmigen "Gewindes" der Wickelbildungsform hinaus erstreckt und mit einem zweiten Abschnitt, der sich in Axialrichtung zu der vorderen Fläche der Wickelbildungsform hin erstreckt, und8-8 of FIG. 7 sectional view of the winding plate of the winding formation form with a first section, which extends in the radial direction over the radial extent of the helical "Thread" of the winding form extends beyond and having a second portion that extends axially toward the front surface extends towards the winding form, and

Fig. 9 bis 14 jeweils aufeinanderfolgende Darstellungen der sich drehenden WickeIbildungsform der Wickelbildungsvorrichtung gemäß der Erfindung bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Mehrfachwickel-Wärmetauschers während des erfindungsgemäßen fortlaufenden Wickelbildungsverfahrens, wobei Aufbaumerkmale und -anordnungen der9 to 14 each successive representations of the rotating winding form of the winding device according to the invention in the manufacture of the multiple-winding heat exchanger according to the invention during the continuous lap formation process according to the invention, with structural features and arrangements of the

Wickelwtendeplatte bei der Herstellung des Übergangssegments des Mehrfachwickel-Wärmeaustauschers gezeigt werden.Turning coil plate in the manufacture of the transition segment of the multi-coil heat exchanger to be shown.

Der in den Fig. 1 bis 4 dargestellte Mehrfachwickel-Wärmetauscher besteht im wesentlichen aus einem einzigen gewundenen Rohr, das in einen inneren Wickel mit wendelartigen Windungen um eine gemeinsame Achse und einen Außenwickel von ähnlichen wendelartigen Wicklungen gebildet ist, wobei die äußeren Windungen den inneren Wickel überdecken und kontinuierlich mit dem inneren Wickel durch ein fortlaufendes Übergangssegment an einem Ende verbunden sind. Der Mehrfachwickel-Wärmetauscher kann aus einem einzigen kontinuierlichen Rohr hergestellt werden, wie es in Fig. 1The multi-winding heat exchanger shown in FIGS consists essentially of a single coiled tube, which is in an inner coil with helical Windings around a common axis and an outer winding are formed by similar helical windings, wherein the outer turns cover the inner winding and continuously with the inner winding through a continuous Transition segment connected at one end. The multi-winding heat exchanger can consist of a single continuous tube can be manufactured as shown in Fig. 1

130017/05.22130017 / 05.22

- is - 3030508- is - 3030508

ist; es kann jedoch auch ein konzentrisches Mehrfachrohr nach Fig. 5 verwendet werden, wie es in der US-PS 3 730 229 beschrieben ist. Ein neuartiges Merkmal des er- -findungsgemäßen Mehrfachwickel-Wärmetauschers besteht darin, daß der Einlaß und der Auslaß, wie in Fig. 1 und 3 zu sehen, an einem Ende des Wärmetauschers angebracht sind und daß ferner erforderlichenfalls diese beiden Verbindungsstücke sich in einer gemeinsamen Ebene parallel zueinander erstrecken können, so daß ein leichter Zugang zu dem Mehrfachwickel-Wärmeaustauscher beim Installieren in einem modernen Kühlsystem möglich ist.is; however, a concentric multiple tube as shown in FIG. 5 can also be used, as is shown in US Pat 3 730 229. A novel feature of the multi-winding heat exchanger according to the invention is that that the inlet and outlet, as seen in Figs. 1 and 3, are attached to one end of the heat exchanger and that, if necessary, these two connectors can extend in a common plane parallel to each other, so that easy access to the multi-coil heat exchanger possible when installing in a modern cooling system.

Der dargestellte Mehrfachwickel-Wärmetauscher entsprechend dieser Ausführung der Erfindung wird beispielsweise unter Benutzung einer Mehrfachwickel-Bildungsvorrichtung erzeugt, welche eine daran drehbar angebrachte Wickelbildungsform enthält, wie in den Fig. 6 bis 8 dargestellt. Die Wickelbildungsform besitzt ein fortlaufendes "Gewinde", das in Größe und Aufbau so angelegt ist, daß ein fortlaufendes Rohr aufgenommen wird und das an einem Ende, der Wickelbildungsstrom beginnt und am anderen Ende in eine Wickelwendeplatte ausläuft. Die Wickelwendeplatte geht als eine Fortsetzung aus dem wendeiförmigen "Gewinde" der Wickelbildungsform hervor. Die Wickelwendeplatte besitzt einen ersten Umfangsabschnitt, der einen Steigungsteil oder eine Rampe aufweist, der bzw. die das kontinuierliche Rohr nach außen dehnt an der radial größten Erstreckung des Innenrohrs vorbei und einen zweiten Umfangsabschnitt, der das kontinuierliche Rohr über die letzte Bindung des Innenwickels in Axialrichtung leitet.The illustrated multi-coil heat exchanger according to this embodiment of the invention is, for example, under Utilizing a multiple lap forming apparatus which has a lap forming die rotatably attached thereto contains, as shown in Figs. The winding form has a continuous "thread" which is shown in The size and structure is designed to accommodate a continuous tube and that at one end, the winding flow begins and ends at the other end in a winding plate. The winding plate goes as one Continuation from the helical "thread" of the winding form. The winding plate has a first circumferential portion having a slope portion or ramp that the continuous tube follows the outside expands past the radially largest extent of the inner tube and a second circumferential section, which is the continuous Pipe over the last binding of the inner coil in the axial direction.

Der Mehrfachwickel-Wärmetauscher wird unter Benutzung der erfindungsgemäßen Wickelbildungsvorrichtung nach einem fortlaufenden Wickelbildungsverfahren hergestellt, wie es nachfolgend mit Bezug auf die Fig. 9 bis 14 beschrieben wird.The multi-lap heat exchanger is using the lap forming device according to the invention according to a produced continuous lap formation process, as will be described below with reference to FIGS. 9-14.

130017/0522130017/0522

""Der erfindungsgemäße Mehrfachwickel-Wärmeaustauscher kann jedoch auch mit Hilfe einer anderen WickeIbildungsvorrichtung statt der dargestellten erfindungsgemäßen Vorrichtung und entsprechend einem Verfahren gefertigt werden, daß in mehreren Punkten von dem zu beschreibenden fortlaufenden Wickelbildungsverfahren abweicht."" The multiple-wrap heat exchanger according to the invention can but also with the help of another winding device instead of the device according to the invention shown and manufactured according to a method that in deviates several points from the continuous winding process to be described.

Der in den Fig. 1 bis 4 dargestellte Mehrfachwickel-Wärmetauscher 100 wird aus einem kontinuierlichen Rohrstück 102 gefertigt, das wendelförmig um eine gemeinsame Achse 104 so verformt wird, daß sich der innere und der äußere Wickel 106 bzw. 108 in einander überdeckender konzentrischer Weise ergibt.The multiple-winding heat exchanger 100 illustrated in FIGS. 1 to 4 is made from a continuous tube section 102 manufactured, which is deformed helically about a common axis 104 so that the inner and the outer winding 106 or 108 results in overlapping concentric manner.

Der innere Wickel 106 enthält eine Vielzahl aneinander liegende Windungen mit im wesentlichen gleichem Radius, die in Wendelform mit Abstand von der gemeinsamen Achse 104 um diese gewunden sind. Der äußere Wickel 108 ist in gleicher Weise wendelförmig aus dem gleichen Rohr 102 gebildet und besteht aus einer Vielzahl aneinanderliegender Windungen, die mit im wesentlichen gleichem Krümmungsradius konzentrisch um den inneren Wickel 106 in gleicher Länge gewunden sind. Der äußere Wickel 108 ist in Gegenrichtung zum Innenwickel 106 um die gemeinsame Achse 104 gewunden.The inner winding 106 contains a plurality of contiguous turns with essentially the same radius, which are wound around the common axis 104 in the form of a helix at a distance from it. The outer wrap 108 is in formed in the same way helically from the same tube 102 and consists of a plurality of adjacent one another Windings with substantially the same radius of curvature concentrically around the inner coil 106 in the same length are twisted. The outer coil 108 is wound around the common axis 104 in the opposite direction to the inner coil 106.

Wie Fig. 3 zeigt, sind der innere Wickel 106 und der äußere Wickel 108 in ununterbrochener Weise durch ein kontinuierliches Ubergangssegment 110 an dem dem Einlaß bzw. dem Auslaß 116 bzw. 118 entgegengesetzt liegenden Ende des Wärmetauschers 100 verbunden. Das Übergangs segment 110 bildet einen Teil der letzten Windung des inneren Wickels 106 und einen Teil der ersten Windung des äußeren Wickels 108. Ein erster gekrümmter Abschnitt 112 des Übergangssegments 110 besitzt einen zunehmenden Krümmungsradius, so daß das Rohr 102 radial leicht über die radiale Erstreckung des Innenwickels 106 gedehnt wird.As shown in Fig. 3, the inner coil 106 and the outer coil 108 are uninterrupted by a continuous Transition segment 110 at the end of the heat exchanger lying opposite the inlet or outlet 116 or 118 100 connected. The transition segment 110 forms part of the last turn of the inner coil 106 and part of the first turn of the outer coil 108. A first curved portion 112 of the transition segment 110 has an increasing Radius of curvature, so that the tube 102 is slightly expanded radially over the radial extent of the inner coil 106.

130017/0 5.22130017/0 5.22

§030509§030509

zweite gekrümmte Abschnitt 114 schließt sich kontinuierlich an den ersten gekrümmten Abschnitt 112 an und führt das Rohr 102 mit dem erhöhten Krümmungsradius axial über die letzte Windung des Innenwickels 106, um den Außenwickel 108 zu bilden.second curved section 114 closes continuously to the first curved section 112 and axially transfers the tube 102 with the increased radius of curvature the last turn of the inner lap 106 to form the outer lap 108.

Wie Fig. 1 und 3 zeigen, besteht der Außenwickel 108 aus einem geraden Einlaßabschnitt 116, der so angelegt ist, daß ein Wärmeübertragungsfluid eingeführt werden kann, und der Innenwickel 106 enthält ein gerades Auslaßstück 118, das ausgelegt ist, daß das Wärmeübertragungsfluid dort ausströmen kann. Der Einlaßabschnitt 116 und der Auslaßabschnitt 118 erstrecken sich beide tangential von jeweils dem inneren bzw.dem äußeren Wickel 106 bzw. 108 nach außen und verlaufen im wesentlichen parallel zueinander in einer gemeinsamen Ebene an einem Ende des Wärmetauschers 100, wobei diese Ebene quer zur gemeinsamen Achse 104 liegt. In der dargestellten Weise enden die Einlaß- bzw. Auslaßsegmente 116 bzw. 118 in der gemeinsamen Ebene etwa gleich weit vom Wärmetauscher entfernt. Wie später bei der Beschreibung des kontinuierlichen Fertigungsverfahrens für den Wärmetauscher 100 beschrieben wird, können die Einlaß- und Auslaßsegmente 116 bzw. 118 auch in anderer als in paralleler Lage ausgeführt werden.As shown in FIGS. 1 and 3, the outer roll 108 consists of a straight inlet section 116 which is laid out so as to that a heat transfer fluid can be introduced, and the inner coil 106 contains a straight outlet piece 118, which is designed so that the heat transfer fluid can flow out there. The inlet section 116 and the outlet section 118 both extend tangentially outward from the inner and outer coils 106 and 108, respectively and extend substantially parallel to one another in a common plane at one end of the heat exchanger 100, this plane being transverse to the common axis 104. The inlet and outlet segments end in the manner shown 116 or 118 in the common plane about the same distance from the heat exchanger. As later with the description of the continuous manufacturing process for the heat exchanger 100 is described, the inlet and outlet segments 116 and 118, respectively, are also designed in a position other than a parallel position.

Nach Fig. 2 bilden die Windungen des Außenwickels 108 ein rechtsläufiges Gewinde mit einem Steigungswinkel 0₁, der zwischen einer quer zur gemeinsamen Achse 104 liegenden Ebene und einer Ebene gebildet wird, die eine Windung des äußeren Wickels 108 enthält. Nach Fig. 4 bilden die Windungen des Innenwickels 106 ein linksläufiges Gewinde mit einem zum ersten Steigungswinkel entgegengesetzt liegenden Steigungswinkel 0_?, der zwischen einer Ebene quer zur gemeinsamen Achse 104 und einer eine Windung des InnenwickelsAccording to FIG. 2, the turns of the outer coil 108 form a right-hand thread with a pitch angle 0 ₁ , which is formed between a plane lying transversely to the common axis 104 and a plane which contains one turn of the outer coil 108. According to FIG. 4, the turns of the inner winding 106 form a left-hand thread with a pitch angle 0 _{? Which is opposite to the first pitch angle.} , the one between a plane transverse to the common axis 104 and a turn of the inner winding

13.001 7/0 5.2213.001 7/0 5.22

- 18 - 3Q3Q5Q9- 18 - 3Q3Q5Q9

enthaltenen Ebene gebildet wird. Die Steigungswinkel 0₁ und 0_ werden normalerweise sehr klein ausgewählt, um den kompakten Aufbau der Windungen des Innen- bzw. Außenwickels 106 bzw. 108 zu bilden, jedoch genügend groß, um eine Herstellung der Windungen der Innen- bzw. Außenwickel 106 und 108 in aneinanderliegender und überdeckender Weise ohne übermäßige Verformung des Rohres 102 während des erfindungsgemäßen Wickelbildungsverfahrens zu ermöglichen.contained level is formed. The pitch _{angles 0 1} and 0_ are normally selected to be very small in order to form the compact structure of the turns of the inner and outer coils 106 and 108, but sufficiently large to enable the turns of the inner and outer coils 106 and 108 to be produced in FIG to allow abutting and overlapping manner without excessive deformation of the tube 102 during the winding formation process according to the invention.

Die relative Größe der Steigungswinkel 0. und 0_? ist normalerweise eine Funktion des Durchmessers der Innen- bzw. Außenwickel 106 und 108 und des Durchmessers des Rohrs 102. Allgemein sind kleine Steigungswinkel 0^ bzw. 0„ dadurch ermöglicht, daß ein relativ großer Durchmesser der Innenbzw. Außenwickel 106 und 108 oder aber ein relativ kleiner Durchmesser des Rohres 102 eingesetzt werden. Bei einer ausgeführten Ausbildung des Mehrfachwickel-Wärmetauschers 100 sind Steigungswinkel 0₁ und 0„ in dem Bereich von 4 bis 20 ausgewählt, die annähernd einander gleich sind.The relative size of the slope angles 0. and 0 _? is normally a function of the diameter of the inner and outer coils 106 and 108 and the diameter of the tube 102. In general, small pitch angles 0 ^ or 0 "are made possible by the fact that a relatively large diameter of the inner and outer coils is made possible. Outer coils 106 and 108 or a relatively small diameter of the tube 102 can be used. In one embodiment of the multiple-winding heat exchanger 100, pitch angles 0 ₁ and 0 ″ are selected in the range from 4 to 20, which are approximately equal to one another.

Auf die beschriebene Weise wird der erfindungsgemäße Mehrfachwickel-Wärmetauscher 100 aus einer ausreichenden Anzahl von Windungen des Rohres 102 aufgebaut, so daß sich ein kompakter Wärmetauscher mit einer hohen Wärmeübertragungsdichte ergibt, der die Anforderung nach minimaler Größe und die Betriebskriterien eines modernen Kühlsystems erfüllt.In the manner described, the multiple-winding heat exchanger according to the invention 100 constructed from a sufficient number of turns of the tube 102 so that results in a compact heat exchanger with a high heat transfer density that meets the requirement for minimal Sizes and meets the operating criteria of a modern cooling system.

Der Mehrfachwickel-Wärmet aus eher 100 kann aus einem einzigen kontinuierlichen Stück des Rohres 102 gemäß den Fig. 1 bis 4 hergestellt werden oder aus einem mehrteiligen konzentrischen Rohr 120 gemäß Fig. 5. Bei Verwendung eines solchen Rohres 120 für einen Mehrfachwickel-Wärmetauscher 100 ergibt sich ein Wärmetauscher mit einer vergrößerten Wärmeübertragungsfläche, so daß sich ein insgesamt höherer Wirkungsgrad für den Wärmetauscher ergibt. Das konzentrischeThe multi-wrap heat from more than 100 can be made from a single continuous piece of the tube 102 according to FIGS. 1 to 4 or from a multi-part concentric Tube 120 according to FIG. 5. When using such a tube 120 for a multi-winding heat exchanger 100 results in a heat exchanger with an enlarged heat transfer surface, so that an overall higher Efficiency for the heat exchanger results. The concentric one

' _ . ' 130017/0 5.22'_. '130017/0 5.22

120 enthält in der dargestellten Weise ein inneres Wellrohr 122, das konzentrisch mit einem nicht gewellten Außenrohr 124 umgeben ist. Die Wärme wird zwischen einem Wärmeübe.rtragungs fluid übertragen, das in dem Innenrohr 122 fließt, zu einem Wärmeübertragungsfluid, das in dem Ringbereich 12 6 zwischen der Außenfläche des Innenrohrs 122 und der Innenfläche des Außenrohrs 124 fließt. Der Aufbau des mehrfachen konzentrischen Rohres ist in der US-PS 3 730 229 im einzelnen beschrieben.120 contains in the manner shown an inner corrugated tube 122, which is concentric with a non-corrugated Outer tube 124 is surrounded. The heat is transferred between a heat transfer fluid that is in the inner tube 122 flows to a heat transfer fluid contained in the Annular region 12 6 flows between the outer surface of the inner tube 122 and the inner surface of the outer tube 124. Of the The construction of the multiple concentric tube is described in detail in U.S. Patent No. 3,730,229.

Eine Enddeckelanordnung 128 wird in der dargestellten Weise über die Öffnung 130 an jedem Ende des Außenrohres 124 angebracht und bildet einen Einlaß und einen Auslaß für das Innenrohr 122 sowie den Ringraum 126. Das Innenrohr 122 erstreckt sich durch das obere Ende der Enddeckelanordnung 128, so daß sich eine Einlaß/Auslaßöffnung 134 für das Innenrohr 122 ergibt. Ein kurzer Rohrabschnitt 136 erstreckt sich durch einen seitlichen Bereich der Enddeckelanordnung 128 und ergibt eine Einlaß/Auslaßöffnung 138 für den Ringraum 126.An end cap assembly 128 is as shown over the opening 130 at each end of the outer tube 124 attached and forms an inlet and an outlet for the inner tube 122 and the annulus 126. The inner tube 122 extends through the top of end cap assembly 128 so that there is an inlet / outlet port 134 for the inner tube 122 results. A short pipe section 136 extends through a lateral region of the End cap assembly 128 and provides an inlet / outlet port 138 for the annulus 126.

Die erfindungsgemäße Wickelbildungsvorrichtung 14O nach Fig. 6 und 7 dient zur Herstellung des beschriebenen Mehrfachwickel-Wärmetauschers 100. Allgemein enthält die Vorrichtung 140 eine Grundplatte 142 und ein nach oben stehendes Rahmenteil 144, durch das sich eine horizontal liegende Stützwelle 146 erstreckt, die in nicht dargestellter Weise in einem Drehlager im Rahmenteil 144 gelagert ist. An der Stützwelle 146 ist eine Wickelbildungsform 148 so angebracht, daß sich diese um die Mittelachse 150 drehen kann, und zwar wird sie durch eine Antriebseinrichtung, beispielsweise einen Elektromotor, in Drehung versetzt, wobei diese Antriebseinrichtung ebenfalls nicht dargestellt ist. Die Wickelbildungsform 148 kann entweder in Richtung des Pfeiles 152 oder inThe lap forming device 14O according to the invention according to FIGS. 6 and 7 are used to manufacture the multiple-winding heat exchanger described 100. Generally, the device 140 includes a base plate 142 and an upward upright frame part 144 through which a horizontally lying support shaft 146 extends, which is not shown in FIG Way is mounted in a pivot bearing in the frame part 144. On the support shaft 146 is a winding mold 148 attached so that this can rotate about the central axis 150, namely it is through a Drive device, for example an electric motor, set in rotation, this drive device is also not shown. The winding form 148 can either be in the direction of arrow 152 or in

copy 1 3001 7/0S.2 2copy 1 3001 7 / 0S.2 2

3Q3Q5Q93Q3Q5Q9

Richtung des Pfeiles 154 gedreht werden. Die WickeIbildungsform besitzt ein kontinuierliches wendeiförmiges "Gewinde" 178, das an dem einen Ende der Form beginnt und an dem anderen Ende in eine Wickelwendeplatte 180 ausläuft, welche benachbart zum nach oben stehenden Rahmenteil 144 am anderen Ende der Wickelbildungsform liegt.Rotated in the direction of arrow 154. The winding mold has a continuous helical "thread" 178 which begins at one end of the mold and terminates at the other end into a winding plate 180 which is adjacent to the upstanding frame portion 144 at the other end of the winding mold.

Nach Fig. 7 ist die Wickelbildungsform 148 mit einem fortlaufenden linksläufigen Gewinde 178 ausgestattet, daß an der Vorderfläche 158 beginnt und an einer sich in Umfangsrichtung weiter nach außen erstreckenden, an dem oben stehenden Rahmenteil 144 anliegenden Wickelwendeplatte endet. Das Gewinde 178 ist so aufgebaut, daß es einen Boden 184 und daran anschließende Gewindeseitenwände 186 besitzt. Die Gewindeseitenwände 186 und der Gewindeboden 184 sind so aufgebaut und angeordnet, daß sie die Wand des Rohrs 102 teilweise umgeben. Durch dieses Umgeben bzw. dichte Anliegen an der Rohrwand wird eine Seitenabstützung des Rohres 102 während des Ausbildens der Windungen hervorgerufen und dadurch verhindert, daß das Rohr 102 abgeflacht wird. Der Steigungswinkel 0_ des Innenwickels 1O6 wird durch den entsprechenden Steigungswinkel des Gewindes 178 auf der Wickelbildungsform 148 bestimmt. In der dargestellten Ausführung des Mehrfachwickel-Wärmetauschers bzw. der verwendeten Wickelbildungsvorrichtung wird das Rohr 102 von dem Gewindeboden und den Gewindeseitenwänden 184 bzw. 186 bis knapp über die Mittelachse des Rohres umgeben.According to Fig. 7, the winding form 148 is with a continuous counter-clockwise thread 178 that begins on the front surface 158 and extends in the circumferential direction further outwardly extending winding plate resting against the above frame part 144 ends. The thread 178 is constructed in such a way that it has a base 184 and thread sidewalls 186 adjoining it. The threaded sidewalls 186 and the threaded bottom 184 are constructed and arranged to partially surround the wall of tube 102. Through this surrounding or sealing Lateral support of the pipe 102 is produced when the coils are formed when the pipe wall is in contact with the pipe wall and thereby preventing the tube 102 from being flattened. The pitch angle 0_ of the inner lap is 1O6 determined by the corresponding pitch angle of the thread 178 on the winding form 148. In the illustrated Execution of the multiple-lap heat exchanger or the lap-forming device used is that Tube 102 from the threaded bottom and threaded sidewalls 184 and 186, respectively, to just above the central axis of the tube surround.

Die Wickelwendeplatte 180, die allgemein in den Fig. 7 und 8 dargestellt ist, ist aus einer kreisförmigen und "gekeilten" Scheibe 188 aufgebaut, die in dem hinteren Abschnitt der Wickelbildungsform 148 um die Mittelachse angeordnet ist. Die Scheibe 188 enthält eine ebene Keilfläche 190 mit kreisförmigem Umfangsabschnitt, von der sich eine ansteigende "Rampe" mit einer je nach WinkelstellungThe turntable 180, shown generally in Figs. 7 and 8, is made of a circular and "wedged" Disc 188 built up in the rear portion of the winding mold 148 about the central axis is arranged. The washer 188 includes a flat wedge surface 190 with a circular circumferential section, from which a rising "ramp" with a depending on the angular position

130017/06.22130017 / 06.22

3Q3QSQS3Q3QSQS

-^unterschiedlichen Breite erhebt. Am besten kann der Aufbau der Wickelwendeplatte 180 mit Bezug auf die Fig. 9 und 11 beschrieben werden. Die Wickelwendeplatte 180 ist allgemein in zwei kontinuierliche, d.h. ineinander übergehende Umfangsabschnitt ABC bzw. CDA unterteilt. Der erste Umfangsabschnitt ABC ist in Fig. 9 von der Seite gezeigt. Der Gewindeboden 184 und die Gewindeseitenwand 186 des letzten Gewindegangs am hinteren Abschnitt der WiekeIbildungsform 148 läuft in Radialrichtung in die Rampe 192 aus. Die Rampe 192 im ersten ümfangsabschnitt ABC ist mit einheitlicher Breite, entsprechend dem Durchmesser des Rohres 102, aufgebaut.- ^ different width rises. The structure of the reversible winding plate 180 can best be described with reference to FIGS. 9 and 11. The reversing winding plate 180 is generally divided into two continuous, ie merging circumferential sections ABC and CDA. The first circumferential section ABC is shown from the side in FIG. 9. The thread base 184 and the thread side wall 186 of the last thread turn on the rear section of the rocking form 148 taper off in the radial direction into the ramp 192. The ramp 192 in the first circumferential section ABC is constructed with a uniform width, corresponding to the diameter of the tube 102.

Die Rampe 192 ist an der Innenseite von der Keilfläche oder Exzenterfläche 190 begrenzt, welche eine Stützwand für das Rohr 102 ergibt. Die Rampe 192 und die Keil- bzw. Exzenterfläche 192 ergeben innerhalb des ersten Umfangsabschnitts ABC einen "Pseudo-Gewindegang" für das Rohr 192 mit einem Steigungswinkel, der im wesentlichen gleich dem Steigungswinkel 0~ des Innenwickels 106 ist. Die Rampenfläche 192 beginnt mit einem Durchmesser, der gleich dem Innendurchmesser des Innengewindes 102 ist, am Punkt A und dieser Durchmesser nimmt in Umfangsrichtung fortschreitend im Ümfangsabschnitt ABC kontinuierlich allmählich zu, da sich die Exzenterfläche fortschreitend nach außen von der Mittelachse 150 entfernt, bis der Durchmesser der Rampenflähei192 ein wenig größer als der Innendurchmesser des Außengewindes 108 am Punkt C ist.The ramp 192 is delimited on the inside by the wedge surface or eccentric surface 190, which is a support wall for the pipe 102 results. The ramp 192 and the wedge or eccentric surface 192 result within the first circumferential section ABC provides a "pseudo-thread" for tube 192 with a pitch angle that is substantially the same is the pitch angle 0 ~ of the inner lap 106. The ramp area 192 begins with a diameter equal to the inside diameter of the internal thread 102 at point A and this diameter increases progressively in the circumferential direction in the circumferential section ABC continuously and gradually since the eccentric surface progressively moves outwardly away from the central axis 150 until the diameter of the Ramp area a little larger than the inner diameter of the external thread 108 at point C.

Der zweite Ümfangsabschnitt CDA. der Wickelwendeplatte ist in Fig. 11 dargestellt. Die Rampenfläche 192 ist im zweiten Ümfangsabschnitt CDA so aufgebaut, daß der vergrößerte Krümmungsradius und damit der größere Radialabstand von der gemeinsamen Achse 150 so beibehalten wird, daß er ein wenig größer als der Innendurchmesser des Außenwickels 108 ist. Die Rampenfläche 192 verringert allmählichThe second section CDA. the winding plate is shown in FIG. The ramp surface 192 is constructed in the second circumferential section CDA so that the enlarged The radius of curvature and thus the greater radial distance from the common axis 150 is maintained in such a way that that it is a little larger than the inner diameter of the outer roll 108. The ramp area 192 gradually decreases

130017/05,22130017 / 05.22

30305033030503

"*lhre Breite von der Anfangsbreite an, die dem Durchmesser des Rohres 102 am Punkt C entspricht, bis die Breite der Rampe 192 beim Einlaufen in die Keil- bzw. Exzenterfläche 190 am Punkt A verschwindet. Die Rampenfläche 192 ist im zweiten ümfangsabschnitt CDA in gleicher Weise an der Innenseite durch die Keil- bzw. Exzenterfläche 190 begrenzt, welche eine Stützwand für das Rohr 102 ergibt. Die Rampen- und die Keilfläche 192 bzw. 190 ergeben im zweiten ümfangsabschnitt CDA einen Pseudo-Gewindegang für das Rohr 102 mit einem Steigungswinkel, der im wesentlichen gleich dem Steigungswinkel 0.. des Außenwickels 108 ist."* Your width from the initial width, the diameter of the tube 102 at point C until the width of the ramp 192 when entering the wedge or eccentric surface 190 at point A disappears. The ramp area 192 is in the second circumferential section CDA limited in the same way on the inside by the wedge or eccentric surface 190, which provides a support wall for the tube 102. The ramp and wedge surfaces 192 and 190 result in the second circumferential section CDA is a pseudo-thread for tube 102 with a pitch angle substantially equal to that Pitch angle 0 .. of the outer coil 108 is.

Eine einstellbare Klammer oder Klemme 156 ist an der vorderen Fläche 158 der Wickelbildungsform 148 angebracht. Diese einstellbare Klemme 156 besitzt einen hakenförmigen Abschnitt 160, der zur Anlage an das freie Ende 162 des Rohres 102 gebracht wird, um dieses während des kontinuierlichen Wickelbildungsvorgangs an der Wickelbildungsform 148 festzuhalten. An dem nach oben stehenden Rahmenteil 144 ist quer eine Stützanordnung 164 für eine einstellbare Rolle angebracht, die aus einer horizontalen U-förmigen Klammer 166 und einer zum Hauptabschnitt der U-förmigen Klammer parallelen Stange 168 besteht. Eine Stützwalze 170 mit je einem sich radial erstreckenden Lippenabschnitt 172 an beiden Enden ist gleitbar an der Stange oder dem Stab 168 so angebracht, daß sie sich parallel zur Wickel-Zentralachse 150 so bewegen kann, daß sich eine fortlaufende Unterstützung des Rohres 102 beim Aufwinden auf die Wickelbildungsform 148 gemäß dem Wickelbildungsverfahren in der erfindungsgemäßen Weise ergibt.An adjustable bracket or clamp 156 is attached to the front surface 158 of the former 148. These adjustable clamp 156 has a hook-shaped portion 160 which is to rest against the free end 162 of the tube 102 is brought to hold this during the continuous lap forming process on the lap forming die 148. A support arrangement 164 for an adjustable roller is transversely attached to the upstanding frame part 144 attached consisting of a horizontal U-shaped bracket 166 and one to the main portion of the U-shaped bracket parallel rod 168 consists. A support roller 170, each with a radially extending lip portion 172 on both ends is slidable on the rod or rod 168 mounted so that it can move parallel to the winding central axis 150 so that there is a continuous support of the tube 102 as it is wound onto the winding form 148 according to the winding formation method in FIG way according to the invention results.

An dem oberen Abschnitt des aufrechtstehenden Rahmenteiles 144 befindet sich eine gekrümmte Skala 174, die teilweise die Wickelbildungsform 148 umgibt. Die Skala 174 enthält eine Vielzahl von Skalenmarkierungen 176, die während der Herstellung des Mehrfachwickel-Wärmetauschers 1OO dazuOn the upper section of the upright frame part 144 is a curved scale 174 that partially surrounds the wrapping die 148. The scale 174 contains a plurality of scale markings 176 added to it during manufacture of the multi-wrap heat exchanger 100

130017/05.22130017 / 05.22

3O3O5093O3O509

""benutzt werden, die genaue Lage der Einlaß- bzw. Auslaßabschnitte 106 und 118 gegeneinander zu bestimmen. Dies wird später näher beschrieben."" are used, the exact position of the inlet and outlet sections 106 and 118 to be determined against each other. this will be described later.

Der Betrieb der Wickelbildungsvorrichtung 140 ist wohl am besten zu erklären, indem das fortlaufende Wickelbildungsverfahren in der erfindungsgemäßen Weise zur Herstellung eines kompakten Mehrfachwickel-Wärmetauschers 1OO mit hoher Wärmeübertragungsdichte unter Benutzung dieser Vorrichtung 140 beschrieben wird. Zunächst wird gemäß Fig. 6 ein kontinuierliches Rohr 102 mit einer bestimmten Länge zwischen die Lippenabschnitte 172 der Stützwalze 170 eingebracht, während das freie Ende 162 fest innerhalb des ersten Gewindeganges der Wickelbildungsform 148 an der Anfangsstelle des Wickels durch den Hakenabschnitt 160 der einstellbaren Klemme 156 gefaßt wird. Das freie Ende 162 erstreckt sich genügend weit über die einstellbare Klemme 156 hinaus, so daß der Auslaßabschnitt 118 des inneren Wickels 106 gebildet wird. Die Anfangsdrehstellung der WickeIbildungsform 148 wird mit Bezug auf die Skalenmarkierungen 156 der gekrümmten Skala 174 festgestellt. Die genaue Lage der Einlaß- und Auslaßstücke 116 bzw. 118 zueinander kann dann einfach dadurch bestimmt werden, daß der kontinuierliche Wickelbildungsvorgang dann beendet wird, wenn die Endstellung der Wickelbildungsform 148 mit der zugehörig ausgewählten Skalenmarkierung 176 an der gekrümmten Skala 174 übereinstimmt.The operation of the lap formation apparatus 140 is arguably best explained by the continuous lap formation process in the manner according to the invention for producing a compact multi-winding heat exchanger 100 with high Heat transfer density using this device 140 will be described. First, according to FIG. 6, a continuous tube 102 with a certain length is introduced between the lip portions 172 of the support roller 170, while the free end 162 is fixedly within the first thread of the winding form 148 on the Starting point of the coil by the hook section 160 the adjustable clamp 156 is grasped. The free end 162 extends sufficiently far beyond the adjustable Clamp 156 out so that the outlet portion 118 of the inner coil 106 is formed. The initial rotation position the winding form 148 is referenced to the scale markings 156 of the curved scale 174 noted. The exact location of the inlet and outlet pieces 116 and 118, respectively to each other can then simply be determined by the fact that the continuous lap formation process is then ended, when the end position of the winding form 148 with the associated selected scale marking 176 on the curved Scale 174 matches.

Danach wird entsprechend den Fig. 9 bis 18 das Rohr 102 fortschreitend um die Wickelbildungsform 148 bei der Herstellung des Innenwickels 106, des Übergangsabschnitts 110 und des Außenwickels 108 des Wärmetauschers 100 gewunden. Nach Fig. 9 ist das Rohr 102 innerhalb des ersten Gewindeganges der Wickelbildungsform 148 durch den Hakenabschnitt 160 gesichert und nun wird die Form um die Mittelachse 150 in Richtung des Pfeiles 194 gedreht. Während der fortlaufendenThereafter, as shown in FIGS. 9 through 18, the tube 102 is progressively wrapped around the coil forming die 148 during manufacture of the inner coil 106, the transition section 110 and the outer coil 108 of the heat exchanger 100 are wound. Referring to Figure 9, the tube 102 is within the first thread of the wrap forming die 148 through the hook portion 160 secured and now the mold is rotated about the central axis 150 in the direction of the arrow 194. During the ongoing

130017/0B.22130017 / 0B.22

■«•Drehung der Wickelbildvmgsform 148 wird das Rohr 102 wendelförmig innerhalb des Gewindegangs 178 aufgewunden, wobei sich zwei aneinanderliegende Windungen des Innenwickels 106 mit gleichem Radius und einem Steigungswinkel 0» bilden. Das Rohr 102 liegt nun am Anfang der Wickelwendeplatte 180, und hier läuft der letzte Gewindegang der Wickelbildungsform 148 in die Rampenfläche 192 im ersten Umfangsabschnitt ABC der Wendeplatte 180 aus.Rotation of the winding pattern shape 148 makes the tube 102 helical wound within the thread 178, with two contiguous turns of the inner winding 106 with the same radius and a slope angle of 0 »form. The tube 102 is now at the beginning of the winding turning plate 180, and here the last thread of the winding form runs 148 into the ramp surface 192 in the first circumferential section ABC of the insert 180.

Der Übergangsabschnitt 110 des Wärmetauschers 100 entsteht durch fortlaufendes Weiterdrehen der Wickelwendeplatte 180 um 360 mit der gesamten Wickelbildungsform 148, wie in Fig. 10 bis 13 dargestellt. In Fig. 10 wird die Wickelbildungsform 148 in Richtung des Pfeiles 194 gedreht und die Rampenfläche 192 in dem ersten Umf angsabschnitt ABC vergrößert nun allmählich den Krümmungsradius des Rohres 102 gegenüber der letzten Windung 196 des Innenwickels 106. Nach Fig. 11 wird bei der Drehung der Wickelwendeplatte durch die ersten 180° kontinuierlich und allmählich das Rohr 102 von der Mittelachse 150 radial nach außen entfernt, bis die radial am weitesten außen liegende Lage des Rohres 102 eine ein wenig größere Entfernung von der Mittelachse besitzt, als dem Innendurchmesser des Außenwickels 108 entspricht (Stelle C), um ein mögliches Sperren zwischen dem Innen- und dem Außenwickel 106 bzw. 108 zu verhindern. Das Anliegen des Rohres 102 an dem ersten Umfangs ab schnitt ABC der Wickelwendeplatte 180 bildet den ersten gekrümmten Abschnitt 112 des Übergangssegments 110 so aus, daß ein Steigungswinkel entsteht, der im wesentlichen gleich dem Steigungswinkel 0~ des Innenwickels 106 entspricht.The transition section 110 of the heat exchanger 100 is created by continuously turning the turning plate 180 by 360 with the entire winding form 148, as shown in FIGS. 10-13. In Fig. 10, the lap formation shape 148 rotated in the direction of arrow 194 and the ramp surface 192 in the first circumferential section ABC now gradually increases the radius of curvature of the tube 102 compared to the last turn 196 of the inner coil 106. According to FIG. 11, when the winding plate is rotated through the first 180 °, the Tube 102 is removed radially outward from the central axis 150 until the radially outermost position of the tube 102 has a slightly greater distance from the central axis than the inner diameter of the outer roll 108 corresponds to (point C) in order to prevent a possible locking between the inner and outer winding 106 and 108, respectively. The abutment of the tube 102 on the first circumference from section ABC of the reversible winding plate 180 forms the first curved Section 112 of the transition segment 110 so that a The angle of inclination arises which corresponds essentially to the angle of inclination 0 ~ of the inner winding 106.

Der zweite gekrümmte Abschnitt 114 des Übergangssegments 110 wird bei der fortgesetzten Drehung der Wickelwendeplatte 180 durch die zweiten 180° in dem Umf angsabschnitt CDA hergestellt, wie die Fig. 11 bis 13 zeigen. In F4.g. 11 liegtThe second curved portion 114 of the transition segment 110 is produced with the continued rotation of the reversing winding plate 180 through the second 180 ° in the circumferential section CDA, as FIGS. 11 to 13 show. In F4.g. 11 lies

130017/05.22130017 / 05.22

-das Rohr 102 nun an der Stelle C an, entsprechend dem Anfang des zweiten ümfangsabschnitts CDA der Wickelwendeplatte 180. Wie bereits beschrieben, ergibt sich durch die Rampenflache 192 und die Keilfläche 190 ein Pseudo-Gewindegang für das Rohr 102 mit einem Steigungswinkel, der im wesentlichen gleich dem Steigungswinkel 0₁ des Außenwickels 108 ist.The pipe 102 now at point C, corresponding to the beginning of the second circumferential section CDA of the reversible winding plate 180. As already described, the ramp surface 192 and the wedge surface 190 result in a pseudo-thread for the pipe 102 with a pitch angle that is equal to is essentially equal to the pitch _{angle 0 1 of} the outer roll 108.

Nach Fig. 12 und 13 wird der zweite gekrümmte Abschnitt des Übergangssegments 11O dadurch hergestellt, daß die Wickelbildungsform 148 in Richtung des Pfeiles 194 durch weitere 180 gedreht wird. Da das Rohr 102 am zweiten Umfangsabschnitt CDA während der zweiten 180° der Drehung der Wickelbildungsform 148 zur Anlage kommt, wird der Steigungswinkel des Rohres 102 vom Steigungswinkel 0_ des Innenwickels 106 zum Steigungswinkel 0- des Außenwickels 108 geändert. Die abnehmende Breite der Rampenfläche 192 im zweiten ümfangsabschnitt CDA und die Änderung des Steigungswinkels 0₂ des Rohres 102 zum Steigungswinkel 0- des Außenwickels 108 hin bewirkt, daß das Rohr 102 sich fortschreitend in Axialrichtung über die letzte Windung 196 des Innenwickels 106 nach Fig. 12 und 13 dehnt. Das Rohr 102, das nun in Axialrichtung über die letzte Windung 196 des Innenwickels 106 gelegt ist, entspricht nun einem Abschnitt der ersten Windung des Außenwickels 108 mit einem Steigungswinkel 0.. .According to FIGS. 12 and 13, the second curved section of the transition segment 110 is produced by rotating the winding form 148 through another 180 in the direction of arrow 194. Since the tube 102 comes to rest on the second circumferential section CDA during the second 180 ° of the rotation of the lap forming die 148, the pitch angle of the tube 102 is changed from the pitch angle 0_ of the inner coil 106 to the pitch angle 0- of the outer coil 108. The decreasing width of the ramp surface 192 in the second circumferential section CDA and the change in the pitch angle O _{2 of} the pipe 102 to the pitch angle 0- of the outer coil 108 causes the pipe 102 to progressively extend in the axial direction over the last turn 196 of the inner coil 106 according to FIG. 12 and 13 stretches. The tube 102, which is now laid in the axial direction over the last turn 196 of the inner roll 106, now corresponds to a section of the first turn of the outer roll 108 with a pitch angle of 0 ....

Wie nun Fig. 14 zeigt, wird der Außenwickel 108 des Rohres 102 dadurch gebildet, daß die Wickelbildungsform 148 weiter in Richtung des Pfeiles 194 gedreht wird. Bei der Drehung der Wickelbildungsform 148 wird das Rohr 102 um den inneren Wickel 106 aufgewunden und bildet eine Vielzahl von aneinanderliegenden Windungen mit gleichem Radius konzentrisch um und im wesentlichen gleich erstreckend mit dem Innenwickel 106 in Wendelform. Der Wickelbildungsvorgang wird dann beendet, wenn die Drehlage der Wickelbildungsform 148 der ausgewählten Skalenmarkierung 176 der gekrümmten Skala 174 so entspricht,As FIG. 14 now shows, the outer coil 108 of the tube 102 is formed in that the coil forming form 148 continues is rotated in the direction of arrow 194. As the winding former 148 rotates, the tube 102 becomes about the inner Winding 106 wound and forms a plurality of contiguous turns with the same radius concentrically around and extending essentially identically to the inner coil 106 in helical form. The lap formation process is then ended, if the rotational position of the winding form 148 corresponds to the selected scale marking 176 of the curved scale 174,

130017/05.22130017 / 05.22

die Einlaß- und Auslaßstücke 116 bzw. 118 nun in der gewünschten Weise zueinander angeordnet sind. Der nun vollständige Mehrfachwickel-Wärmetauscher 100 wird dadurch von der WiekeIbildungsform 148 entnommen, daß die Wickelbildungsform in der Richtung des Pfeiles 154 nach Fig. 6, die die Wickellöserichtung darstellt, gedreht wird, nachdem vorher die einstellbare Klemme 156 gelöst, der fertige Wärmetauscher 100 jedoch am Drehen gehindert wird.the inlet and outlet pieces 116 and 118, respectively, are now arranged relative to one another in the desired manner. The now Complete multi-lap heat exchanger 100 is removed from the forming mold 148 by removing the forming form is rotated in the direction of arrow 154 of Fig. 6, which illustrates the unwinding direction, after previously the adjustable clamp 156 is released, but the finished heat exchanger 100 is prevented from rotating.

Die Rampenfläche 192 der Wickelwendeplatte 180 innerhalb des ersten ümfangsabschnitts ABC wurde so beschrieben, daß sie sich allmählich in Radialrichtung weiter nach außen erstreckt, bis der Durchmesser der Rampe 19 2 ein wenig größer als der Innendurchmesser des Außenwickels 108 ist. Der in Radialrichtung nach außen fortschreitende Abschnitt der Rampen- oder Exzenterfläche 192 kann nun so aufgebaut werden, daß er mehr als 180° oder weniger als 180 der Wickelwendeplatte 180 umfaßt, wobei sich dabei auch die Länge des ersten Ümfangsabschnitts ABC ergibt. Wenn mehr als 180 vorgesehen werden, ergibt der erste ümfangsabschnitt ABC eine gemäßigtere radiale Biegung des ersten Abschnitts 112 des Übergangssegments 110, so daß sich ein leichteres Entfernen des Wärmetauschers 100 von der Wickelbildungsform 148 erreichen läßt.The ramp surface 192 of the turntable 180 within of the first section ABC was described in such a way that it gradually extends further outward in the radial direction until the diameter of the ramp 19 2 is a little larger than the inner diameter of the outer coil 108. The section of the progressing outward in the radial direction Ramp or eccentric surface 192 can now be built up that it comprises more than 180 ° or less than 180 of the reversing winding plate 180, the length of the first Ümfangsabschnitts ABC results. If more than 180 are provided, the first circumferential section ABC results in a more moderate radial bend of the first section 112 of the transition segment 110, so that easier removal of the heat exchanger 100 from the winding form 148 can be achieved.

Der zweite ümfangsabschnitt CDA der Wickelwendeplatte 180 wurde entsprechend so beschrieben, daß das Rohr 102 fortschreitend in Axialrichtung über die letzte Windung 196 des Innenwickels 106 gebracht wird (Fig. 12, 13). Der zweite ümfangsabschnittCDA der Wickelwendeplatte 180 kann nun entsprechend zum ersten Ümfangsabschnitt ABC ebenfalls so aufgebaut werden, daß er weniger oder mehr als 180 der Wickelwendeplatte überdeckt. Eine Änderung der Erstreckung des zweiten Ümfangsabschnitts CDA erfordert nur die Berücksichtigung, daß keine Störung mit der letzten Windung 196The second circumferential section CDA of the reversing winding plate 180 has accordingly been described in such a way that the tube 102 progresses in the axial direction over the last turn 196 of the inner roll 106 is brought (Fig. 12, 13). The second circumferential section CDA of the reversing winding plate 180 can can now also be built up in accordance with the first section ABC so that it has less or more than 180 of the Turning plate covered. A change in the extension of the second section CDA only requires the consideration that there is no interference with the last turn 196

130017/0B.22130017 / 0B.22

^ Innenwickels 106 beim überführen des Rohres 102 über diese Windung durch den zweiten Umfangsabschnitt CDA in Axialrichtung eintritt. Durch das überführen des Rohres 102 in Axialrichtung über den Innenwickel 106, sobald das Übergangssegment 110 in Radialrichtung zu einem größeren Durchmesser gebracht wurde, als es dem Außendurchmesser des Innenwickels 106 entspricht, kann der Außenwickel 108 hergestellt werden, ohne daß übermäßige Druckkräfte auf den Innenwickel 106 ausgeübt werden, durch welche sich sonst ein weiteres Abflachen des Innenwickels 106 und eine Störung beim Entfernen des Wärmetauschers 100 von der Wickelbildungsform 146 nach Fertigstellung ergeben könnten.^ Inner winding 106 when transferring the tube 102 over this turn enters through the second circumferential section CDA in the axial direction. By transferring the pipe 102 in the axial direction over the inner winding 106 as soon as the transition segment 110 was brought in the radial direction to a larger diameter than the outer diameter of the inner roll 106 corresponds, the outer roll 108 can be produced without excessive Pressure forces are exerted on the inner roll 106, which would otherwise result in a further flattening of the inner roll 106 and a failure in removing the heat exchanger 100 from the winding die 146 Completion could result.

Mit der bisher beschriebenen erfindungsgemäßen Wickelbildungsvorrichtung kann ein Mehrfachwickel-Wärmetauscher in eine kompakte Gestalt mit minimalen Außenmaßen gebracht werden, wobei eine große Wärmeübertragungsdichte, ausge-With the lap forming device according to the invention described so far a multi-winding heat exchanger can be brought into a compact design with minimal external dimensions with a high heat transfer density,

drückt in J/h/m erzielt wird. Die Wärmeübertragungskapazität des Mehrfachwickel-Wärmeaustauschers kann nun noch weiter bei minimalem Raumbedarfzuwachs dadurch erhöht werden, daß eine zusätzliche Doppelwickellage konzentrisch um i.den Außenwickel 108 aufgebracht wird. Das kann dadurch erreicht werden, daß an der Vorderfläche der Wickelbildungsform 148 nach Beginn des Aufbaus des Innenwickels 106 eine zusätzliche Wickelwendeplatte der vorher beschriebenen Art angebracht wird. Diese Wickelwendeplatte streckt dann den Außenwickel 108 in Radialrichtung so weit, daß dieser in eine Lage kommt, in der er ein wenig weiter,als dem Außendurchmesser des Außenwickels 108 entspricht, von der Mittelachse 150 entfernt ist und in Axialrichtung über das Rohr 102 über den Außenwickel 108 so vorgeschoben, daß sich ein konzentrischer dritter Wickel mit im wesentlichen gleicher Erstreckung bildet bei fortgesetzter Drehung der Wickelbildungsform 148.expresses in J / h / m is achieved. The heat transfer capacity of the multi-coil heat exchanger can now can be increased even further with a minimal increase in space, in that an additional double winding layer is concentric around the outer wrap 108 is applied. This can be achieved by putting on the front face of the winding form 148 after the start of the build-up of the inner winding 106, an additional winding turning plate of the previously described type is attached. This reversible winding plate then stretches the outer winding 108 in the radial direction so far that this comes into a position in which it is a little further than the outer diameter of the outer roll 108 corresponds, is removed from the central axis 150 and in the axial direction via the tube 102 via the outer coil 108 advanced so that there is a concentric third winding with essentially the same extension forms the lap forming die 148 with continued rotation.

130017/06.22130017 / 06.22

3Q305093Q30509

-"Die Bestimmung des Wickeldurchmessers der Wickelbildungsform 148, der zum Winden eines Rohres in einen Mehrfachwickel-Wärmetauscher 100 erforderlich ist, geschieht unter Berücksichtigung verschiedener Faktoren. Beispielsweise besteht ein Faktor in dem minimalen Biegeradius, den das Rohr 102 zuläßt, und der allgemein größer als ein bestimmtes Vielfaches des Durchmessers des Rohres 102 sein sollte, um eine Beschädigung des Rohres, z.B. außerordentliche Rohrverformung und -risse, zu vermeiden. Als zweiter Faktor kommt in Betracht, daß dann, wenn der Durchmesser des Wickels verkleinert wird, sich eine entsprechende Abhängigkeit der Länge des Mehrfachwickel-Wärmeaustauschers 100 The determination of the winding diameter of the winding form 148 required to wind a tube in a multi-winding heat exchanger 100 is made taking into account various factors. For example, one factor is the minimum bending radius that the tube 102 allows and which is generally greater than should be a certain multiple of the diameter of the tube 102 in order to avoid damage to the tube, for example extraordinary tube deformation and cracks Length of the multi-coil heat exchanger 100

aus einer vorbestimmten Länge des Rohres 102 bei einer festgelegten Anzahl von Windungen ergibt. Bei einer tatsächlichen Ausführung wurde eine Wickelbildungsform mit einem Wickeldurchmesser von etwa 24,75 cm verwendet, um einen Wärmetauscher 100 aus einem Rohr 102 mit einem Außendurchmesser von 3,81 cm (1 1/2") herzustellen.from a predetermined length of the tube 102 with a fixed number of turns. At a In the actual execution, a lap former with a lap diameter of approximately 24.75 cm was used, to make a heat exchanger 100 from tube 102 having an outside diameter of 3.81 cm (1 1/2 ").

Die Umfassung der Gewindeseitenwände 186 für das Rohr ergibt sich als Funktion der Größe der seitlichen Zwangsstützung, die benötigt wird, um ein Abflachen des Rohres 102 zu verhindern. Beispielsweise wird für das genannte Rohr 102 mit 3,81 cm Außendurchmesser ein Umfassen des Rohres mit 1,6 mm (1/16") über die Mittellinie dieses Rohres 102 als ausreichend gefunden. Wenn der Wickeldurchmesser und die seitliche Zwangsstützung wie beschrieben festgelegt werden, kann der Innenwickel 106 mit einem genügend großen Biegeradius gewunden werden, ohne daß sich übermäßige Verformung oder Abflachung des Rohres ergibt. Die Wickelbildungsform 148 kann aus Stahl mittels einer numerisch gesteuerten Bearbeitungseinrichtung hergestellt werden, sie kann jedoch auch durch Aluminiumsandguß unter Verwendung eines Holzmusters und einer entsprechenden Sandformungseinrichtung hergestellt werden.The containment of the threaded sidewalls 186 for the tube is a function of the amount of positive lateral support required to flatten the tube 102 to prevent. For example, for the said tube 102 having an outer diameter of 3.81 cm, an encompassing of the 1.6 mm (1/16 ") pipe across the centerline of that pipe 102 found sufficient. When the winding diameter and the forced lateral support are set as described are, the inner winding 106 can be wound with a sufficiently large bending radius without excessive Deformation or flattening of the pipe results. The winding form 148 can be made of steel by means of a numerical controlled machining equipment, but it can also be made by using aluminum sand casting a wood sample and a corresponding sand molding device can be produced.

• 1 3 0 0 1 7 / 0 5.2 2 COPY .• 1 3 0 0 1 7/0 5.2 2 COPY.

.,-Mit einer erfindungsgemäßen Mehrfachwickel-Pormungsvorrichtung kann ein konzentrischer Mehrfachwickel-Wärmetauscher sowohl aus einem dünnwandigen (ca. 1,22 mm = O,O48") und einem dickwandigen Rohr 102 mit einer Wandstärke von 1,65 bis 2,77 mm (=0,065 bis 0,109") gefertigt werden. Bei modernen Kühlsystemen wird typischerweise ein Rohr 102 zur Herstellung eines Mehrfachwickel-Wärmetauschers 100 verwendet, dessen Durchmesser in der Größenordnung von 3,81 cm (= 1 1/2") liegt, wenn auch unterschiedliche Größen mit der erfindungsgemäßen Wickelbildungsvorrichtung und nach dem erfindungsgemäßen kontinuierlichen Wickelbildungsverfahren eingesetzt werden können.., - With a multiple-winding forming device according to the invention, a concentric multiple-winding heat exchanger can be made up of both a thin-walled (approx. 1.22 mm = 0.048 ") and a thick-walled tube 102 with a wall thickness of 1.65 to 2.77 mm ( = 0.065 to 0.109 ") . In modern cooling systems, a tube 102 is typically used to produce a multi-lap heat exchanger 100, the diameter of which is on the order of 1.81 cm (= 1 1/2 "), albeit different sizes with the lap forming device according to the invention and according to the continuous one according to the invention Winding processes can be used.

Das kontinuierliche Außenrohr 124 eines konzentrischen Mehrfachrohres 120 wird vorzugsweise aus Kohlenstoffstahl hergestellt, wobei nach der mechanischen Bearbeitung eine Endglühung und eine Leckprüfung nach Rissen und Fehlschweißungen erfolgt. Die beschriebene Wickelbildungsform 148 ist als zylindrisch mit gleichmäßigem Durchmesser dargestellt und beschrieben, wenn auch je nach der gewünschten Gestalt des Mehrfachwickel-Wärmetauschers 100 andere Formen eingesetzt werden können. Beispielsweise können die Innen- und Außenwickel in Kegelform ausgebildet werden. Dabei kann es erforderlich werden, eine dehn- und zusammenziehbare Form zu verwenden, um den fertigen Mehrfachwickel-Wärmetauscher 100 von der Form freizubekommen.The continuous outer tube 124 of a concentric multiple tube 120 is preferably made from carbon steel manufactured, whereby after the mechanical processing a final annealing and a leak test for cracks and faulty welds he follows. The winding formation form 148 described is shown as cylindrical with a uniform diameter and described, although other shapes are used depending on the desired shape of the multi-coil heat exchanger 100 can be. For example, the inner and outer coils can be designed in a cone shape. Here can it will be necessary to use an expandable and contractible mold to complete the multi-wrap heat exchanger 100 to get rid of the mold.

Mit einem erfindungsgemäßen Wärmetauscher wird eine hohe Wärmetausch-Dichte erreicht. Der Wärmetauscher besteht aus einem Wärmetauschrohr, das in Wickelform gebogen wurde, wobei diese aus einem aus einer Vielzahl von gleich großen Windungen bestehenden Innenwickel und einem wiederum aus einer Vielzahl von gleich großen Windungen bestehenden Außenwickel besteht, wobei letzterer eng um den Innenwickel gewunden ist. Der Innen- und der Außenwickel sind durchWith a heat exchanger according to the invention, a high Heat exchange density reached. The heat exchanger consists of a heat exchange tube that has been bent into a coil shape, this consisting of an inner winding consisting of a large number of turns of the same size and one in turn consists of a large number of coils of the same size, the latter being tight around the inner coil is tortuous. The inner and outer wrap are through

130017/05.2130017 / 05.2

-«tain kontinuierliches übergangssegment verbunden, das, beginnend an einem Ende des Innenwickels radial gegenüber dem Innenwickel gedehnt und in Axialrichtung über den Innenwickel angehoben wird, um den zweiten, den Außenwickel zu beginnen.- «tain continuous transition segment connected, the, starting at one end of the inner lap radially opposite the inner lap and stretched in the axial direction over the Inner wrap is raised to begin the second, the outer wrap.

Der Ausdruck "Wickel" wird hier so gebraucht, daß er eine Vielzahl von Windungen oder Schleifen eines Wärmetauschrohres um eine Achse umfaßt, wobei die Windungen in Längsrichtung der Achse einen Abstand aufweisen und im allgemeinen gleich groß sind. Ein Mehrfachwickelaufbau bedeutet deshalb zumindest zwei solche Wickel, die übereinandergewickelt sind, wobei jeder Wickel allgemein aus gleich großen Windungen besteht.'The term "coil" is used herein to mean a plurality of turns or loops of a heat exchange tube about an axis, the turns being spaced in the longitudinal direction of the axis and generally are the same size. A multiple winding structure therefore means at least two such windings that are wound one on top of the other are, each winding generally consists of turns of the same size. '

Ein erfindungsgemäßer Wärmetauscher wird dadurch geformt, daß ein längliches Wärmetauscherrohr über eine mit einem Schraubengewinde versehene Form gewickelt wird, wobei das Schraubengewinde so bemessen ist, daß der Umfang des Rohres zumindest teilweise abgestützt wird. Die Form ist um eine Achse drehbar so angebracht, daß bei der Drehung das Wärmetauscherrohr auf das an der Form angebracht Gewinde aufgewickelt wird, so daß sich zunächst ein innerer Wickel ergibt. A heat exchanger according to the invention is formed by that an elongated heat exchanger tube is wound over a screw-threaded form, the Screw thread is dimensioned so that the circumference of the tube is at least partially supported. The shape is around one Axis rotatably mounted so that the heat exchanger tube during rotation is wound onto the thread attached to the mold, so that initially an inner winding results.

An einem axialen Ende der Form befindet sich eine Umfangswickel-Wendefläche in Ausrichtung mit dem dort auslaufenden Formgewindegang. Diese Fläche besitzt einen ersten Abschnitt, der spiralförmig nach außen geht, so daß das Wärmetauscherrohr radial über die Windungen des Innenwickels gebogen wird. Die Wickelwendefläche besitzt einen zweiten Abschnitt, der in Axialrichtung zum anderen axialen Ende der Form hin ansteigt, um das vorher in Radialriqhtung nach außen gebogene Wärmetauscherrohr über den Innenwickel zu leiten und so einen zweiten oder äußeren Wickel zu beginnen.At one axial end of the mold is a circumferential wrap turning surface in alignment with the form thread running out there. This area has a first section, which spirals outwards so that the heat exchanger tube is bent radially over the turns of the inner coil will. The winding surface has a second section which extends in the axial direction towards the other axial end of the mold increases in order to conduct the heat exchanger tube, which was previously bent outwards in radial direction, over the inner coil and so on start a second or outer wrap.

130017/05.22130017 / 05.22

303050!303050!

einer erfindungsgemäßen Vorrichtung kann ein erfindungsgemäßer Wärmetauscher in einem einzigen Schritt mit fortlaufender Drehung der Form in einer Richtung ausgebildet und fertiggestellt werden. Der Mehrfachwickelaufbau ist kompakt und ergibt eine große Wärmeaustauschkapazität bei hoher Dichte. Durch das Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauschers, das in erfindungsgemäßer Weise ausgeführt wird, wird vorteilhafterweise die mechanische Bearbeitung des Wärmetauscherrohres so reduziert, daß eine Herstellung mit gleichmäßiger Qualität, beispielsweise mit gleichmäßigem Durchmesser des gebogenen Rohres, in einer kürzeren Zeit erreicht wird.a device according to the invention can be a device according to the invention Heat exchanger formed in a single step with continuous rotation of the mold in one direction and be completed. The multiple winding structure is compact and gives a large heat exchange capacity at high density. By the method for producing a heat exchanger carried out in the manner according to the invention is, the mechanical processing of the heat exchanger tube is advantageously reduced so that a production with uniform quality, for example with a uniform diameter of the bent tube, in one shorter time is achieved.

Die Erfindung ergibt also nicht nur einen kompakten Mehrfachwickel-Wärmetauscher mit hoher Wärmeübertragungsdichte, der mindestens einen Innenwickel enthält, der aus einem fortlaufenden Rohr gebildet ist, das in eine Vielzahl von aneinanderliegenden Windungen um eine gemeinsame Achse in Wendelform gebracht wurde mit einem Steigungswinkel, der in eine Richtung zeigt und mit einem Außenwickel, der aus demselben fortlaufenden Rohr geformt wurde durch Biegung in eine Vielzahl überdeckender Windungen, die konzentrisch um den Innenwickel in Wendelform mit in entgegengesetzter Richtung zeigenden Steigungswickel geformt wurden, sondern es wird auch eine Wickelbildungsvorrichtung und ein Herstellungsverfahren zur Bildung des erfindungsgemäßen Mehrfachwickel-Wärmetauschers geschaffen zur Herstellung desselben aus einem kontinuierlichen Rohrstück unter Benutzung einer Wickelbildungsform, die drehbar an einem Stützrahmen angebracht ist. Die Wickelbildungsform besitzt ein kontinuierliches Gewinde, das so aufgebaut ist, daß das kontinuierliche Rohr aufgenommen und seitlich abgestützt wird bei der Herstellung des Mehrfachwickel-Wärmetauschers. Das Gewinde der Wickelbildungsform endet an einem Ende derselben mit einer Wickelwendeplatte, die einen ersten Abschnitt aufweist, der spiralförmig nach außen zu einerThe invention therefore not only results in a compact multi-winding heat exchanger with high heat transfer density, which contains at least one inner winding, which consists of a continuous tube is formed which in a plurality of contiguous turns around a common axis in Helical shape was made with a pitch angle that points in one direction and with an outer coil that out The same continuous tube was formed by bending it into a multitude of overlapping turns that are concentric were formed around the inner coil in helical form with pitch coils pointing in the opposite direction, but it also provides a lap forming apparatus and manufacturing method for forming the multiple lap heat exchanger of the present invention created for making the same from a continuous length of pipe using a winding mold rotatably attached to a support frame. The lap form has a continuous one Thread designed to receive and laterally support the continuous tube in the manufacture of the multi-coil heat exchanger. The thread of the winding form terminates at one end thereof with a winding plate that has a first portion that spirals outward to a

130017/05.22130017 / 05.22

303O509303O509

'^; Radiallage führt, die außerhalb des zuerst genannten Gewindes liegt sowie einen zweiten Abschnitt, der sich in Axialrichtung zu dem entgegengesetzt liegenden Ende der Wickelbildungsform erstreckt, so daß ein aus einem Stück bestehender Mehrfachwickel-Wärmetauscher gebildet wird. '^; Leads radial position which lies outside of the first-mentioned thread and a second portion which extends in the axial direction to the opposite end of the lap forming mold, so that an integral multi-lap heat exchanger is formed.

13001 7/0B.2213001 7 / 0B.22

eerseiteeerseite

Claims

Heat exchanger with a coiled tube with at least one inlet and one outlet, characterized in that the coiled tube

(102) in the form of an inner winding (106) with a multiplicity of adjacent ones around a common axis

(104) helically arranged turns and an outer winding (108) with a plurality of contiguous Coils arranged in a helical manner concentrically around the inner winding along the common axis is arranged and that a continuous transition segment (110) is formed from the tube (102), which the inner and outer windings at one end

130017/0 522130017/0 522

38305093830509

connects with each other, the transition segment (110) a first curved section (112) with increasing Contains radius of curvature in order to the tube (102) relative to the inner winding (106) to the outside in the radial direction bring and a second curved section (114), in order to bring the tube in the axial direction over the inner winding (106) when the outer winding (108) is formed.

2. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the inlet and the outlet (116, 118) of the wound tube (102) each comprise a straight section of the tube and are tangential in each case of the inner and outer windings (106, 108) on one Extend away the end of the tube laid in windings and in a common, substantially transverse to the common Axis (104) end lying plane.

3. Heat exchanger according to claim 2, characterized in that the inlet and the outlet (116, 118) are essentially parallel to each other in the common plane extend.

4. Heat exchanger according to claim 2, characterized in that the inlet and the outlet (116,

118) are not parallel to each other in the common plane extend. ·: ■ ·. - .- ..

5. Heat exchanger according to one of claims 1 to 3, characterized in that the continuous Transition segment (110) a section of the last turn of the inner winding (106) and a section the first turn of the outer winding (108) forms.

6. Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized ge ke nnzeich.net that the turns

130017/0S22130017 / 0S22

of the inner winding (106) start from the inlet (118) and comprising a plurality of contiguous and substantially identical turns extending around the common axis (104) are wound at a distance therefrom to the other end of the heat exchanger and that the turns of the outer winding (1O8) have a plurality of mutually adjacent and essentially identical Include turns that are concentric with and substantially the same extent with the inner winding are to be wound at a distance along the common axis towards the inlet end.

7. Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the inner winding (106) has a pitch angle (0 ₂₎ ⁱⁿ one direction and that the external winding (108) has a pitch angle (0 ₁₎ in the opposite direction.

8. Heat exchanger according to claim 7, characterized in that the transition segment (110) has a Transition of the pitch angle from the pitch angle of the inner winding to the pitch angle of the outer winding having.

9. Heat exchanger according to claim 7 or 8, characterized in that the first pitch angle (0 ₁ ) and the second pitch angle (0 ₂ ) * - ^{m are} substantially opposite and equal.

10. Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the inlet and the outlet disposed substantially in a common plane at one end of the heat exchanger (100) are that the inner winding (106) in the common

ΓΏΡΥ

' 130017/0525'130017/0525

3S35I09

• - level begins and that the outer wrap (108) lengthways the common axis at a distance extends to the common plane.

11. Method of deforming a tube in a multi-winding heat exchanger, characterized in that one end of the tube in a Winding start position is attached that the tube in a helix around an axis to form an inner winding with contiguous turns extending in one direction away from the initial turn position is that a transition segment of the tube radially on the outside past the radial extent of the inner winding and bent axially towards the winding start position and that the tube in a helical direction around the inner winding to form a concentric outer winding is wound with adjacent turns over the inner winding, whereby the turns extend in the opposite direction to the winding start position.

12. The method according to claim 11, characterized in that stopped with the coils of the tube will when the other end of the tube is substantially in the same plane as one end of the tube has arrived to an inlet and an outlet for the heat exchanger in this plane at the same Form the end of the heat exchanger.

13. The method according to claim 11 or 12, characterized in that the tube inside and Outside windings is wound with substantially opposite equal pitch angles.

130017/0522130017/0522

530109

44. The method according to claim 13, characterized in that when winding the transition segment the pitch angle of the pipe from the pitch angle of the inner winding to the pitch angle of the outer winding will be changed.

15. The method according to any one of claims 11 to 14, characterized characterized in that the inlet and the outlet are formed from straight sections of the tube will.

16. The method according to any one of claims 11 to 15, characterized characterized in that one end of the tube is threaded at one axial end rotatable mold is attached, the mold having a screw thread with a threaded base, the Size is designed to accommodate the tube at one axial end * with an at least partially Circumferential support results in the mold being rotated in one direction around the pipe on the thread formation the form to wind and thereby the turns of the inner winding to form that after completion the inner winding the shape in one

Direction is turned further, at the same time the heat exchanger effect is deflected radially outwards and then axially towards the axial end of the mold, to start a first turn of the outside winding and turn the shape further in one direction to bend the tube, forming the outside winding.

17. Device for deforming a tube into a multi-winding heat exchanger, characterized in that a wrap forming die (148) around an axle (150) rotatably attached to a support (142)

130017/05.22130017 / 05.22

"" and is provided with a thread (178) in its Size to accommodate the pipe, starting at one end of the mold, is designed and that at the other end the mold ends that a winder turning device (180) is formed at the other end of the shape, which merges into the thread and a continuation of the same forms that the winding turning device has a first section (ABC) which spirals outwards runs to a radial position outside the thread and a second section (CBA), which is in Axially extending towards one end of the mold and that means (146) for rotating the mold the axis is provided.

18. Apparatus according to claim 17, characterized in that the winding turning device a disk section (188) bounded circularly around the axis and having a flat wedge surface

(190) which supports a coaxial, radially extending eccentric surface K192) with changing width.

19. The device according to claim 18, characterized in that the first section (ABC) has a pseudo-thread. _{for the pipe with a pitch angle (0 2} ) substantially equal to the pitch angle of the thread on the mold and that the second section (CBA) forms a pseudo-thread for the pipe with an opposite pitch angle (0-).

20. The device according to claim 19, characterized in that the eccentric surface (192) within of the first section (ABC) moves away continuously and gradually radially outwards from the axis and that the eccentric surface (192) gradually decreases in width within the second section (CBA).

13ÖÖ17/QS.2213ÖÖ17 / QS.22

030509030509

A device according to any one of claims 17 to 20, characterized in that a releasable clamp (156) is provided at one end of the mold (148) for holding one end of the pipe, and that an adjustable device (164) is used to wind the pipe to support the shape.

22. Device according to one of claims 17 to 21, characterized in that the first section has a uniform width and the second portion has a gradually decreasing width.

V30017/06.22V30017 / 06.22