DE3239813A1

DE3239813A1 - Waermetauscher

Info

Publication number: DE3239813A1
Application number: DE19823239813
Authority: DE
Inventors: Etienne 60260 Lamoriaye Jouet
Original assignee: SPIREC
Current assignee: SPIREC
Priority date: 1981-10-27
Filing date: 1982-10-27
Publication date: 1983-05-05
Anticipated expiration: 2002-10-28
Also published as: DE3239813C2; FR2515328A1; NL8204102A; FR2515328B3

Description

Di|>l.-iim. Olio Pliigel, I>ipl -Iny. MunlTed 5i.ij.uj, l'iitcntiinwalte, Co.smuislr. SI, I)-S Mundiei: .M

SPIREC - ß - 12.086

8, rue d'Athenes, 8 sä/st

75009 Paris

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs und dessen Herstellungsverfahren .

Es sind bereits Wärmetauscher bekannt, die einen zylindrischen äußere^ Rand bzw. Mantel aufweisen, in dessen Innerem ein spiralförmiger Körper angeordnet ist, der zwei übereinander liegende spiralförmige Kammern abgrenzt, die jeweils durch die Flüssigkeiten durchströmt werden, zwischen denen der Wärmeaustausch stattfinden soll.

Vorliegende Erfindung bezweckt die Verbesserung der bekannten Wärmetauscher, zum Ziel der Verbesserung seiner Zuverlässigkeit und unter Vermeidung des Durchgangs der einen Flüssigkeit in die die andere Flüssigkeit enthaltende Kammer, wobei zugleich der Herstellungspreis verringert werden sol I.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand

des Anspruchs 1 gelöst. ]

Erfindungsgeniäß sind die jeweils die beiden Flüssigkeiten, zwischen denen der Wärmeaustausch stattfindet, aufweisenden beiden Kammern unter Verbindung der Ränder des flachen äußeren Blechs eines bestimmten Gang mit jenen des inneren Blechs des direkt außerhalb des vorhergehenden angeordneten inneren Blechs und unter Verbindung der Ränder des inneren Blechs des genannten Gangs mit jenen des äußeren Blechs des direkt im Inneren angeordneten Gangs abgetrennt, wobei die Ränder der verschiedenen Bleche untereinander durch Löten verbunden sind. Vorzugsweise wird dieses Löten durch Eintauchen des gesamten Wärmetauschers, der mit seinen

Dipl.-lng. OHo Flügel* Dipi-lng. Miinfrcd Siigcr, i'uicMuhwiilip, Cpsimaslr. 81, O.-8 München X!

SPIREC

Außen- bzw. engständigen Flanschen versehen ist, in ein Bad mit flüssigem Zinn gelöst. Infolgedessen stellt das Zinn nicht nur die Lötung der Ränder der Bleche sicher, sondern auch noch die Bildung einer Art Freiräume in den Kontaktzonen der verschiedener. Wellen des gewellten Blechs mit den benachbarten flachen Blechen. Diese Räume aus Zinn verbessern die Wärmeleitung der durch den Wärmetauscher.

Die Erfindung bezweckt außerdem ein Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauschers gemäß dem Unteranspruch 5.

Das Verfahren nach der Erfindung hat den Vorteil zur Folge, daß man eine sehr rationelle und regulierte Wicklung des spiralförmigen Körpers auf dem Kern und den Unterlagen erhält. Nachdem die Wicklung dieses Körpers beendet ist, entfernt man die Unterlägen, die zum Aufwickeln gedient haben, und ersetzt sie durch die Seitenflansche mit derselben Form, die anschließend an den inneren Gang des spiralförmigen Körpers angelötet oder angeschweißt werden, während der Endphase der Herstellung, die im Eintauchen des gesamten Wärmetauschers in ein Bad aus flüssigem Zinn besteht.

Zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf ein in der Zeichnung dargestelltes, bevorzugtes Ausführungsbeispiel beschrieben. Es zeigt:

Figur 1 einen teilweisen axialen Halbschnitt eines | Wärmetauschers;

Dipl.-Iiijj. Olio Flügel, Dipl.-Ing. Miin!rcd"S:igcr, l'aienUinwiiltc, Cosima.sir. SI, D-X München Si

SPIREC - β -

Figur 2 einen Schnitt H-II gemäß Figur 1;

Figur 3 eine die Form des zentralen Kerns darstellenden Querschnitt;

Figur 4 eine Unteransicht des fertigen Wärmetauschers und

Figur 5 eine schematische Darstellung einer zur Verwendung der Herstellung des spiralförmigen Körpers verwendeten Maschine.

Oipl.-Ing. Olio Flügel, l>i|)i.-lng. Manfred Säger, l'iiicniiinwiiltc, Cosiinaslr. 81, I)-X München SI

-J- 12.086

SPIREC sä/st

Der in der Zeichnung dargestellte Wärmetauscher weist einen äußeren zylindrischen Rand 1 auf, in dessen Innerem eine zylindrische Wicklung 2 angeordnet ist, welche den spiralförmigen Körper des Wärmetauschers bildet. Im zentralen Bereich des Wärmetauschers sind drei Räume abgegrenzt, die zu Paaren unterteilt sind, die in Längsrichtung durch einen zentralen Ring getrennt sind, der durch quer verlaufende Flansche gebildet ist. Auf jeder Seite des zentralen Kerns befinden sich 7wpi Kammern 3, die an sich bekannt sind, und zwei Kammern, die beiderseits des zentralen Kerns angeordnet sind und unter sich durch Zwischenschaltung des spiralförmigen Körpers 2 des Wärmetauschers miteinander kommunizierend verbunden sind, und zwar in einem ersten Sinne für den Fluß von der einen von zwei Flüssigkeiten A und B, zwischen denen der Wärmeaustausch stattfinden soll, und im anderen Sinne für die andere Flüssigkeit. Die beiden Flüssigkeiten A, B fließen in dem spiralförmigen Körper des Tauschers in dem sie die innere Kammer 3 in Richtung auf den Umfangsrand 1 durchläuft, oder umgekehrt, wobei sie der durch den Körper 2 gebildeten Spirale folgt.

Wie sich insbesondere aus den Figuren 1 und 2 erfindungsgemäß ergibt, ist der spiralförmige Körper 2 durch Aufwickeln auf sich selbst unter Bildung eines sandwichartigen Ganzen gebildet, welches zwei Bleche 5, 6 aufweist, die zu Anfang eben sind, zwischen die ein gewelltes Blech 7 ; angeordnet wird, welches die Querverbindung zwischen den j beiden ebenen Blechen 5 und 6 bildet. Anders gesagt, ist die Entfernung zwischen den beiden ebenen Blechen 5, 6 durch die Amplitude der Wellen- oder Mäanderform des Zwischen! bleches 7 bestimmt. !

Dipl.-lng. Otto Flügel, Dipt-Ing."Manfred Säger.*iVtuiiianwiirie, Coslrtiastr. 81, D-S München S!

- a- -SPIREC ^

In praxi sind die Bleche 5 und 6 nicht streng eben, sondern können Erhebungen oder sonstige Versteifungen vorgesehen sein, die eine vorherbestimmbare Entfernung zwischen den verschiedenen Gängen der Windung sicherstellen. Diese Erhebungen oder dergleichen sind in der Zeichnung zu Zwecken der einfacheren Darstellung nicht gezeigt.

In Figur 1 sind drei Gänge a, b, c des spiralförmigen Körpers 2 dargestellt; in praxi wird er aber eine viel größere Anzahl von Gängen aufweisen. Jeder Gang wird von zwei ebenen Blechen 5, 6 gebildet, zwischen denen das gewellte Blech angeordnet ist. Die Achsen seiner Wellen erstrecken sich parallel zur Längsachse des ganzen Wärmetauschers.

Die in der Spiralform abgedichteten Kammern, in welchen sich die beiden Flüssigkeiten A und B bewegen, sind unter bündigem Abschluß durch die Länge ihrer Seiten, die Bleche 5, 6 verschiedener Gänge dergestalt festgelegt, daß ein äußeres Blech 5 unter Angrenzung an einen Gang, beispielsweise das Blech 5a, welches an den inreren Gang a gemäß Figur 1 angrenzt, durch das innere BIe^h 6 de:« angrenzenden Gangs gegebenenfalls zu dem Blech 6b des benachbarten Gangs b geführt wird. Die Verbindung zwischen den Enden der Bleche 5 uns wird durch Schweißen oder Löten bewerkstel1 igt. Auf diese Art weist der spiralförmige Körper 2 zwei dichte Kammern auf, die jeweils von den beiden Flüssigkeiten A, B durchlaufen werden, und die durch die gewellten Bleche 7 getrennt sind. Diese gewellten Bleche 7 bilden eine thermische Verbindung zwischen den verschiedenen Kammern, die die Flüssigkeiten A B enthalten und sie stellen vor allem einen wirksamen Schutz dieser Kammern dar. Beispielsweise wenn eine der Flüssigkeiten A eine Flüssigkeit ist, die als gefährlich betrachtet werden kann (wie ei ne korrodierende oder radioaktive Flüssigkeit), wohingegen die andere Flüssigkeit B Wasser ist, welches

Dipl.-lng.OUo Flügel. Oipl.-Ing. Manfred Sinjcr, Ciitcniiinwiillc, Cosinuislr. Kl, l>-8 München

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einem Verbrducherkreisi auf zugeleitet wird, dann bilden die gewellten Bleche 7 einen Schutzschirm und verhindern, daß die gefährliche Flüssigkeit,A, welche in Folge der Korrosion einer der Bleche 5, 6 von einer der Kammern aus dem Behälter auslaufen kann, nicht zu jener Kammer treten kann, die die andere Flüssigkeit B enthält. In Figur 1 ist ersichtlich, daß bei Auftreten eines Fehlersdie Flüssigkeit A das Blech 5c des äußeren Ganges c korrodiert werden kann und bei Durchtreten durch dieses Blech dann in den zwischen den Wellen des ZwisehenbVfches 7 begrenzten Raum des Blechs 5c nach unten ergießen kann. Diese Flüssigkeit kann also nicht in die die andere Flüssigkeit B enthaltende Kammer eintreten, weiche zwischen den Blechen 5b und 6c abgegrenzt ist;

Die verschiedenen Bleche bilden den spiralförmigen Körper des Wärmetauschers und der äußere Rand 1 werden vorzugsweise aus Kupfer hergestellt. Einmal wird der gesamte hergestellte Wärmetauscher in einen Trog mit flüssigem Zinn getaucht. Infolgedessen sind alle den spiralförmigen Körper bildenden Bleche, nämlich sowohl die ebenen Bleche 5, 6 als die qewellten Bleche 7 überzinnt und andererseits stellt das geschmolzene Zinn die Lot- oder die Schweißnaht der Ränder dieser Bleche sicher, di'e vorhergehend dergestalt gezogen worden sind, daß die einen nahe den anderen angeordnet sind, wie das in Figur 1 dargestellt ist. Anders gesagt, erhält man eine Verlötung der Ränder der Bleche 5a, 6b, 5b, 6c etc., wie es in der Zeichnung dargestellt ist.

Für die Verwirklichung des spiralförmigen Körpers 2 des Wärmetauschers wird eine Maschine verwendet, die schematisch in Figur 5 dargestellt ist. Diese Maschine weist an ihren beiden Endungen 2 Platten 8, 9 auf, die in Rotation um eine gemeinsame Achse x, x* gesetzt werden können, die derart bestimmt ist, daß sie die Längsache des herzustellender

BAD ORIGINAL

Dipl.-rng. OtIo I-Iügcl, Dipl -Ing. Manfred .N^er, Paicnlanwaiie, Cosiniaslr. 81, I)-K Mimdien ;. SPIREC " ^

Wärmetauschers bildet. Der Abstand zwischen den beiden drehbaren Platten 8, 9 ist etwas größer als die Länge der durch die Bleche 5, 6 und 7 gebildeten Gesamtheit. Diese Bleche sind quer zwischen den Platten 8, 9 eingebracht, •insbesondere zwischen der Unterlage 8a, 8b, die durch die Platte 8 getragen wird, und zwischen den Unterlagen 9a, 9b, welche durch die Platte 9 getragen werden. Diese Unterlagen haben ganz die Form von "Öl spritzen" wie es in den Figuren und 4 dargestellt ist. Diese Unterlagen dienen dazu, an den beiden Längsenden des Wärmetauschers die lehren Räume festzulegen, die durch den inneren Gang zu dem spiralförmigen Körper und des inneren Bereichs 5d, 6d, 7d in Form eines "S" abgegrenzt wird, was als Folge der Wicklung die sandwichartige Gesamtheit der Bleche 5, 6 und 7 an der Stelle bildet, wo die Bleche zwischen die Paare der Unterlagen 8a, 8b einerseits und 9a, 9b andererseits gezogen werden. Die freien Räume werden anschließend mit den Flanschen 10, 11 gleicher Form verschlossen, die jeweils einstückig mit Verbindungsstücken 12 und 13 zur Zirkulation der beiden Flüssigkeiten A und B verbunden sind. Die Flansche 10 und 11 sind durch abgeschnittene Blechstücke in Form von "Öl Spritzern" gebildet, deren Enden mit den Enden des inneren

ι Blechs 6a verschweißt oder verlötet sind, welche einen Teil i des inneren Gangs A bilden, ebenso wie mit den Rändern der j Bleche 5d und 6d des inneren Teils in S-Forin.

Die Platten 8 und 9 sind ebenfalls einstückig mit den Längsachsen 14a, 14b und 15a, 15b ausgebildet, die sich beiderseits der Bleche 5, 6 und 7 parallel zur Ebene dieser Bleche bis zu den den Kern 4 bild f. ν den Flanschen erstrecken, die dieselbe Form von "Ölspritzern" wie die Unterlagen 8a, 8b, 9a, 9b aufweisen. Die den Kern 4 bildenden Flansche weisen jeweils eine ausgebauchte Lagerung 4a auf, in der das Ende der entsprechenden Antriebsachse 14a, 14b, 15a, 15b

BAR ORIGINAL

Dipl.-fng. Olto Flügel. Dipl. Ing. Manfred Siiger, I'aluutunwiiKc, -COsimsiMr. Kl. I)-X Miiiielioii SI j

SPIREC -JA-

gelagert wird. Die den Kern 4 bildenden Larrsche sind auf diese Weise zwangsweise in Übereinstimmung mit den beiden Platten 8, 9 und den Unterlagen 8a, 8b, 9a, 9b angetrieben. Infolgedessen wird der spiralförmige Körper 2 reguliert auf der gesamten Länge der Bleche aufgewickelt und der Kern 4 bleibt in dem in der Mitte gelegenen Bereich dieses Körpers gefangen, bis eine einmalige Wicklung beendet ist.

Nach dem Vorhergehenden ist ersichtlich, daß das Herstellungs verfahren des spiralförmigen Körpers 2 leicht zu bewerkstelligen ist, und daß die Herstellung des gesamten Wärmetauschers dadurch erleichtert wird, daß zu Ende die Endflansche 10 und 11 aus einem abgeschnittnen und tiefgezogenen Blech gebildet werden, die in einfacher Weise an den spiralförmigen Körper angeschweißt oder angelötet werden.

Beim Wickeln des spiralförmigen Körpers wird nach einer bekannten Technik natürlich in seinem inneren Bereich eine gewickelte dichte Verbindung zur c (eichen. Zeit." eingeschaltet, wie die Bleche und verschließt die Flüssigkeiten A und B enthaltenden Kammern mit Ausnahme des Umfanges um sicherzustellen, daß an dieser Stelle eine Zirkulation der Flüssigkeiten zwischen den beiden Hälften des Wärmetauschers sichergestellt werden kann.

BAD ORIGINAL

Claims

A N SP R Ü C HE

Wärmetauscher mit einem zylindrischen äußeren Rand (1), in dessen Innerem ein spiralförmiger Körper (2) angeordnet ist, der zwei spiralförmige Kammern abtrennt, die jeweils durch zwei Flüssigkeiten (A, B) durchlaufen sind, zwischen denen der Austausch der Wärme bewirkt wird, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e daß der spiralförmige Körper (2) durch auf sich selbst aufwickeln um eine Querachse zu einem sandwichartigen Gesamten gebildet wird, welches von drei aufeinandergelegten Bändern von Blechen gebildet wird, nämlich zwei flachen bzw. glatten Blechen (5a, 6a, 5b, 6b ...), zwischen denen ein gewelltes Blech (7) angeordnet ist, dessen Wellen sich quer erstrecken.

Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekenn ζ e i .c h η e t , daß die beiden, jeweils die Flüssigkeit (A, B) enthaltenden Kammern, zwischen denen der Austausch aer Wärme bewirkt wird, unter Verbindung der Ränder des flachen äußeren Blechs (5b) eines vorgegebenen Gangs (b) mit jenen des inneren Blechs (6c) des Gangs (c), welche unmittelbar an das Äußere des vorhergehenden angeordnet ist, und unter Verbindung der Seiten des inneren Blechs (6b) des Gangs (b) mit jenen des äußeren Blechs (5<m des Gangs (a) abgetrennt

BAD ORiGiNAL

Otto Flügel, iJipi -Iii(". Mnnl'rcil S;.,ut, Palenliipwiillc, Cosinuislr. 81, D-S München n-

SPIREC

werden, der direkt im Inneren angeordnet ist, wobei die verschiedenen Seiten der Bleche untereinander durch Schweißen oder Löten verbunden sind.

3. Wärmetauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Seiten der Bleche untereinander dadurch verlötet sind, daß die Gesamtheit des Wärmetauschers in ein Bad mit flüssigem Zinn getaucht wird.

4. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem Ende des spiralförmigen Körpers und in dessen Innerem zwei Endflansche (10, 11) in Form eines abgeschnittenen und ausgewölbten bzw. tiefgezogenen "ölspritzförmigen" Bleches angeordnet sind, und daß im zentralen Bereich des spiralförmigen Körpers (2) ein Kern (4) angeordnet ist, der durch einen blechförmigen j Flansch aus einem Blech mit gleichfalls der Form eines "Öl spritzers" gebildet ist.

5. Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauschers nach

einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e kennzeichnet, daß man auf sich selbst

um eine Querachse eine sandwichartige Gesamtheit auf- ;

wickelt, die aus drei Blechbändern gebildet wird, j

nämlich zwei flachen B'iechen i.5, 6) zwischen denen ein i

gewelltes Blech (7) gesetzt wird, dessen Wellen sich J

quer erstrecken, wobei die Wicklung um einen zentralen ;

Kern (4) und auf endständige Unterlagen (8a, 8b, 9a, !

9b) bewirkt wird, die beiderseits der Ebene der Bleche ί

angeordnet ist und alle im Querschnitt dieselbe Form, j

nämlich jene eines "Ölspritzers" aufweisen. !

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Dipl.-Ing. Otto Flügel, Ripl.-Ing, Manfred S.gcr, Patentanwälte, Cosimastr. 81,1)-R-München SI

SPIREC

Verfahren nach Anspruch 5, dadurch g e -kennzei chnet, daß nach dem Aufwickeln der Gesamtheit der Bleche (5, 6, 7) zur Bildung des spiralförmigen Körpers (2) die endständigen Unterlagen (8a, 8b, 9a, 9b) entfernt und durch die endständigen Flansche (10, 11) derselben Form ersetzt und daß danach der gesamte Wärmetauscher in ein Bad mit flüssigem Zinn getaucht wird, um zwischen ihnen die Enden der Bleche zu verlöten und Arten von Freiräumen in den Berührungszonen der verschiedenen Wellen des gewellten Blechs mit den flachen, angrenzenden Blechen zu bilden, wobei diese Freiräume die Wärmeleitung quer durch den Wärmetauscher verbessern.