DE3326588A1 - Heat exchanger having supported inner tubes - Google Patents

Heat exchanger having supported inner tubes

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DE3326588A1 DE19833326588 DE3326588A DE3326588A1 DE 3326588 A1 DE3326588 A1 DE 3326588A1 DE 19833326588 DE19833326588 DE 19833326588 DE 3326588 A DE3326588 A DE 3326588A DE 3326588 A1 DE3326588 A1 DE 3326588A1
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    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/007—Auxiliary supports for elements
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Abstract

The invention relates to a heat exchanger, in particular an evaporator, having a tubular jacket (1), a plurality of inner tubes (2) extending in an axially parallel fashion thereto, and spacers (3) which are inserted therebetween spaced from one another in the longitudinal direction and which are constructed in each case as a baffle extending helically in the longitudinal direction and having at least one turn. <??>In order to simplify the assembly of the inner tubes in the tubular jacket, it is proposed according to the invention to arrange the spacers (3) coaxially in the tubular jacket (1), each spacer (3) having a number of recesses (4) shaped approximately like circular sectors which corresponds to the number of the inner tubes (2), and the envelope circle of the inner tubes (2) being equal to the inside diameter of the tubular jacket (1) (Fig. 1). <IMAGE>

Description

Wärmeübertrager mit Abstützung der InnenrohreHeat exchanger with support for the inner tubes

Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
5The invention relates to a heat exchanger according to the preamble of claim 1.
5

In Wärmeübertragern der genannten Art werden Abstandshalter insbesondere zur Vermeidung des Klapperns der Innenrohre untereinander und am Mantelrohr eingesetzt. Durch die Einhaltung eines definierten Abstandes zwischen den einzelnen Innenrohren wird gleichfalls eine ungestörte Nutzung der Wärmeübertragungsflächen der Innenrohre garantiert.In heat exchangers of the type mentioned, spacers are used in particular to prevent the inner tubes from rattling with one another and used on the jacket pipe. By maintaining a defined distance between the individual inner tubes there is also an undisturbed use of the heat transfer surfaces of the inner tubes guaranteed.

Bei einer bereits bekannten zylinderförmigen Ausbildung der Abstandshalter ergeben sich jedoch insofern Schwierigkeiten, als eine unzulässige Geschwindigkeitserhöhung des im Raum zwischen den Innenrohren und dem Mantelrohr strömenden Mediums eintritt,In the case of an already known cylindrical design of the spacers However, there are difficulties insofar as an impermissible increase in speed in the space between the inner pipes and the jacket pipe entering the flowing medium,

zu
die/einer Erosion und damit zu einer Zerstörung der Innenrohreto
the / an erosion and thus a destruction of the inner pipes

führen kann.can lead.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die geschilderten Nachteile zu vermeiden.The invention is therefore based on the object of avoiding the disadvantages outlined.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Abstandshalter jeweils als ein koaxial im Mantelrohr angeordnetes schraubenlinienförmig verlaufendes Leitblech mit mindestens einer Windung ausgebildet sind. Die Verwendung des Ausdrucks "Leitblech" soll jedoch nicht bedeuten, daß das Leitblech nurThe object is achieved according to the invention in that the spacers each as a helical guide plate arranged coaxially in the jacket tube with at least a turn are formed. However, the use of the term "baffle" is not intended to mean that the baffle is only

O j/υ ^O j / υ ^

aus Metall bestehen kann.can be made of metal.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Abstandshalter wird nicht nur die unerwünschte Geschwindigkeitserhöhung vermieden, sondern es werden gleichzeitig die wärmetechnischen Eigenschaften des Wärmeübertragers verbessert, da die bisherige Längsströmung des Mediums im Raum zwischen den Innenrohren und dem Mantelrohr in eine Drallströmung überführt wird.The inventive design of the spacer not only the undesired increase in speed is avoided, but the thermal properties are simultaneously avoided of the heat exchanger is improved, since the previous longitudinal flow of the medium in the space between the inner tubes and the Jacket pipe is converted into a swirl flow.

Nach einer besonderen Ausführungεform der Erfindung weisen die Abstandshalter eine bis drei Windungen auf.According to a particular embodiment of the invention, the Spacer one to three turns.

Aus Montagegründen empfiehlt es sich, wenn alle Abstandshalter untereinander dieselbe Steigung S aufweisen, wobei S der parallel zur Achse gemessene Abstand aufeinander folgender Windungen der Schraubenlinie ist.For assembly reasons, it is recommended that all spacers have the same pitch S, where S is the Successive distance measured parallel to the axis Turns of the helix is.

Als Alternative weisen die Abstandshalter untereinander eine unterschiedliche Steigung S auf, so daß sich die Turbulenzeffekte steuern lassen. Als Steigung S wird das Zweifache der Dicke D der Abstandshalter bis zum Zweifachen des Innendurchmessers des Mantelrohres empfohlen.As an alternative, the spacers have a different slope S from one another, so that the turbulence effects let control. The pitch S becomes twice the thickness D of the spacers up to twice the inner diameter of the jacket pipe is recommended.

Die Montage der Innenrohre wird wesentlich dadurch erIeichtert, wenn die Abstandshalter auf ein zentrales Innenrohr aufgeschoben sind. Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn ein bis zehn, vorzugsweise ein bis fünf, AbstandshalterThe assembly of the inner tubes is made much easier by when the spacers are pushed onto a central inner tube. It has been found to be beneficial if one to ten, preferably one to five, spacers

-6- 3326533- 6 - 3326533

pro Meter angeordnet werden.can be arranged per meter.

Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung bestehen die Abstandshalter aus Kunststoff, insbesondere Polyamid. Dann wird eine Dicke D der Abstandshalter von mindestens 1 mm bevorzugt.. According to a particular embodiment of the invention, the spacers are made of plastic, in particular polyamide. then a thickness D of the spacers of at least 1 mm is preferred ..

Bei metallischen Abstandshaltern beträgt die Minimaldicke vorzugsweise 0,5 mm. Um ein Scheuern der Innenrohre an den Abstandshaltern zu vermeiden, ist der Rand der Einbuchtungen jeweils umgelegt.In the case of metallic spacers, the minimum thickness is preferably 0.5 mm. About chafing of the inner tubes on the spacers To avoid this, the edge of the indentations is folded over.

Die Erfindung wird anhand der folgenden AusführungsbeispieleThe invention is based on the following exemplary embodiments

näher erläutert. Es zeigt
15explained in more detail. It shows
15th

Fig. 1 einen Wärmeübertrager mit als Glattrohren ausgebildeten Innenrohren im Querschnitt,1 shows a heat exchanger with inner tubes designed as smooth tubes in cross section,

Fig. 2 perspektivisch einen Abstandshalter mit einer Windung, Fig. 3 perspektivisch denselben Abstandshalter mit drei Innenrohren undFIG. 2 is a perspective view of a spacer with one turn, FIG. 3 is a perspective view of the same spacer with three inner tubes and

Fig. 4 einen auf einem zentralen Innenrohr angeordneten Abstandshalter. 4 shows a spacer arranged on a central inner tube.

Bei dem in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiel sind in einem Mantelrohr 1 insgesamt drei als Glattrohre ausgebildete Innenrohre 2 angeordnet. Zwischen den Innenrohren 2 sind koaxiale Abstandshalter 3 aus Kunststoff im Abstand von-In the embodiment shown in FIGS. 1 to 3, a total of three smooth tubes are formed in a jacket tube 1 Inner tubes 2 arranged. Between the inner tubes 2 there are coaxial spacers 3 made of plastic at a distance of

-7- 3.3263JJ-7- 3.3263JJ

einander angeordnet, die als jeweils schraubenlinienförmig verlaufende Leitbleche mit einer Windung ausgebildet sind. Jeder Abstandshalter 3 weist eine der Anzahl der Innenrohre 2 entsprechende Anzahl von etwa teilkreisförmigen bzw. annähernd teilelliptischen Einbuchtungen 4 zur Aufnahme der Innenrohre auf (vgl. insbesondere Fig. 2). Die Steigung S ist in Fig. 2 eingetragen.arranged to each other, which are designed as each helically extending guide plates with one turn. Each spacer 3 has a number that corresponds to the number of inner tubes 2 and is approximately part-circular or approximately partially elliptical indentations 4 for receiving the inner tubes (cf. in particular FIG. 2). The slope S is in FIG. 2 registered.

Die Montage des Wärmeübertragers erfolgt in der Weise, daß während des Einschiebens der Innenrohre 2 in das Mantelrohr 1 jeweils in Abständen Abstandshalter 3 eingelegt werden.The assembly of the heat exchanger takes place in such a way that during the insertion of the inner tubes 2 into the jacket tube 1 Spacers 3 are inserted at intervals.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 ist ein sich etwa über 1,5 Windungen erstreckender Abstandshalter 3 auf ein zentrales Innenrohr 5 aufgeschoben. Bei der Montage dieser Ausführungsform empfiehlt es sich, wenn die bereits in die Einbuchtungen 4 der Abstandshalter 3 eingelegten Innenrohre 2 als komplettes Bündel in das Mantelrohr 1 eingeschoben werden.In the embodiment according to FIG. 4, a spacer 3 extending approximately over 1.5 turns is on a central one Inner tube 5 pushed on. When assembling this embodiment, it is advisable if the already in the indentations 4 of the spacers 3 inserted inner tubes 2 are pushed into the jacket tube 1 as a complete bundle.

Durch die Ausbildung der Abstandshalter 3 in Kunststoff können diese leicht federn, so daß während der Montage der Hüllkreis der Innenrohre 2 etwas kleiner ist als der Innendurchmesser des Mantelrohres 1 und damit eine leichte Montage möglich ist, während die Innenrohre 2 nach der Montage dicht an der Innenwand des Mantelrohres 1 anliegen.Due to the fact that the spacers 3 are made of plastic, they can easily spring, so that the enveloping circle is formed during assembly the inner pipe 2 is slightly smaller than the inner diameter of the jacket pipe 1 and thus easy assembly is possible, while the inner tubes 2 lie tightly against the inner wall of the jacket tube 1 after assembly.

- 8 - 332- 8 - 332

ΰϋ jΰϋ j

Der soweit montierte Wärmeübertrager kann anschließend zu einer Wendel oder einer Spirale verformt werden. Durch die schraubenlinienförmige Ausbildung der Abstandshalter 3 wird dem in dem Raum zwischen den Innenrohren 2 und dem Mantelrohr 1 strömenden Medium eine Drallströmung erteilt.The heat exchanger installed so far can then be shaped into a helix or a spiral. Through the helical formation of the spacers 3 is the medium flowing in the space between the inner tubes 2 and the jacket tube 1 is given a swirl flow.

Beispiel: Es wurde ein gewendelter Verdampfer hergestellt, bestehend aus einem Mantelrohr 1 mit den Abmessungen 43 χ 1,5 mm und drei Innenrohren 2 mit den Abmessungen 16 χ 0,8 mm.Example: A coiled evaporator was produced, consisting of a jacket tube 1 with the dimensions 43 χ 1.5 mm and three inner tubes 2 with the dimensions 16 χ 0.8 mm.

Die Abstandshalter 3 aus Polyamid erstreckten sich über 1,2 Windungen (Steigung S = 35 mm), die Dicke D der Abstandshalter 3 betrug 1 mm. Die Abstandshalter 3 wurden in einem Abstand von Al cm angeordnet.The spacers 3 made of polyamide extended over 1.2 turns (pitch S = 35 mm), the thickness D of the spacers 3 was 1 mm. The spacers 3 were arranged at a distance of Al cm.

Bei einem Wickelradius von 225 mm erstreckte sich der Verdampfer über sechs Windungen. Als Kältemittel in den Innenrohren 2 wurde R 22 verwendet, als Medium im Raum zwischen den Innenrohren 2 und dem Mantelrohr 1 Wasser.With a winding radius of 225 mm, the evaporator extended over six turns. As a refrigerant R 22 was used in the inner tubes 2 as the medium in the space between the inner tubes 2 and the jacket pipe 1 water.

Der Vergleich dieses Wärmeübertragers mit einem Wärmeübertrager derselben Abmessung, aber mit sternförmigen Abstandshaltern nach dem Stand der Technik ergab eine Leistungsverbesserung des erfindungsgeThe comparison of this heat exchanger with a heat exchanger of the same size, but with a star-shaped one Prior art spacers provided an improvement in performance of the erfindungsge

mäßen Wärmeübertragers von etwa 12 %, wobei der Druckabfall etwa 5 % geringer war.moderate heat exchanger of about 12%, the pressure drop being about 5% lower.

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Claims (13)

Wieland-WerJ^ AG- 7900 Ulm (Donau), 21.0 7. S 3 kaWieland-WerJ ^ AG- 7900 Ulm (Danube), 21.0 7. S 3 ka 3326b: J3326b: J. TPT-2488.1TPT-2488.1 Patentansprüche :Patent claims: /1 .j Wärmeübertrager, insbesondere Verdampfer, mit einem Mantelrohr (1), mehreren achsparallel dazu verlaufenden Innenrohren (2) und dazwischen im Abstand voneinander eingesetzten Abstandshaltern (3), wobei jeder Abstandshalter (3) eine der Anzahl der Innenrohre (2) entsprechende Anzahl von etwa teilkreisförmigen Einbuchtungen (4) aufweist und wobei der Hüllkreis der Innenrohre (2) gleich dem Innendurchmesser des Mantelrohres (1) ist, dadurch gekennzeichnet,/ 1 .j Heat exchangers, especially evaporators, with a jacket tube (1), several axially parallel inner tubes (2) and inserted between them at a distance from one another Spacers (3), each spacer (3) having a number corresponding to the number of inner tubes (2) of approximately part-circular indentations (4) and wherein the enveloping circle of the inner tubes (2) is equal to the inner diameter of the jacket pipe (1) is characterized in that daß die Abstandshalter (3) jeweils als ein koaxial im Mantelrohr (1) angeordnetes, schraubenlinienförmig verlaufendes Leitblech mit mindestens einer Windung ausgebildet s ind.that the spacers (3) each as a helically arranged, coaxially arranged in the jacket tube (1) Baffle formed with at least one turn s ind. 2. Wärmeübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshalter (3) eine bis drei Windungen aufweisen. 2. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that that the spacers (3) have one to three turns. 3. Wärmeübertrager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet ,3. Heat exchanger according to claim 1 or 2, characterized , daß die Abstandshalter (3) untereinander dieselbe Steigung S aufweisen.
25that the spacers (3) have the same slope S with one another.
25th 33265333326533 4. Wärmeübertrager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet ,4. Heat exchanger according to claim 1 or 2, characterized , daß die Steigung S der Abstandshalter (3) untereinander unterschiedlich ist.
5that the slope S of the spacers (3) is different from one another.
5 5. Wärmeübertrager nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, 5. Heat exchanger according to claim 3 or 4, characterized in that daß die Steigung S der Abstandshalter (3) das Zweifache der Dicke D der Abstandshalter (3) bis zum Zweifachen des Innendurchmessers des Mantelrohres (1) beträgt.that the pitch S of the spacers (3) is twice the thickness D of the spacers (3) to twice the inner diameter of the jacket pipe (1). 6. Wärmeübertrager nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis6. Heat exchanger according to one or more of claims 1 to 5, dadurch gekennzeichnet,5, characterized in that daß die Abstandshalter (3) auf ein zentrales Innenrohr (5) aufgeschoben sind.that the spacers (3) are pushed onto a central inner tube (5). 7. Wärmeübertrager nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis7. Heat exchanger according to one or more of claims 1 to 6, dadurch gekennzeichnet,6, characterized in that daß ein bis zehn Abstandshalter (3) pro Meter angeordnet sind.that one to ten spacers (3) are arranged per meter. 8. Wärmeübertrager nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein bis fünf Abstandshalter (3) pro Meter angeordnet sind.8. Heat exchanger according to claim 7, characterized in that one to five spacers (3) are arranged per meter are. 9. Wärmeübertrager nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,9. Heat exchanger according to one or more of claims 1 to 5, characterized in that daß die Abstandshalter (3) aus Kunststoff bestehen.that the spacers (3) are made of plastic. - 3 - 3326533- 3 - 3326533 10. Wärmeübertrager nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshalter (3) aus Polyamid bestehen.10. Heat exchanger according to claim 9, characterized in that that the spacers (3) are made of polyamide. 11. Wärmeübertrager nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, 11. Heat exchanger according to claim 9 or 10, characterized in that daß die Abstandshalter (3) eine Dicke D von mindestens 1 mm aufweisen.that the spacers (3) have a thickness D of at least 1 mm. 12. Wärmeübertrager nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,12. Heat exchanger according to one or more of claims 1 to 8, characterized in that daß die metallischen Abstandshalter (3) eine Dicke D von mindestens 0,5 mm aufweisen.that the metallic spacers (3) have a thickness D of at least 0.5 mm. 13. Wärmeübertrager nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand der Einbuchtungen (4) umgelegt ist.13. Heat exchanger according to claim 12, characterized in that the edge of the indentations (4) is folded over.
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