EP0678722A2 - Verfahren zur Herstellung eines rekuperativen Spiralwärmetauschers - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines rekuperativen Spiralwärmetauschers Download PDF

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EP0678722A2
EP0678722A2 EP95105922A EP95105922A EP0678722A2 EP 0678722 A2 EP0678722 A2 EP 0678722A2 EP 95105922 A EP95105922 A EP 95105922A EP 95105922 A EP95105922 A EP 95105922A EP 0678722 A2 EP0678722 A2 EP 0678722A2
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spiral
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D9/04Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being formed by spirally-wound plates or laminae

Definitions

  • the invention relates to a process for the production of a recuperative spiral heat exchanger with spiral-shaped partition walls that are bent upright from a band and stand between the fluid media streams, of which two mutually adjacent partition walls each include one of the two media streams in a guide channel, the Spiral heat exchanger has two multi-course guide channel spirals arranged one behind the other in a closed housing with opposite directions of rotation.
  • a spiral heat exchanger of this type is known from European patent 0 192 212. In the manufacture of this spiral heat exchanger, it has been shown that it takes a certain amount of effort to make the spirals uniform, i. H. to produce equally proportioned flow channels for both media flows. The production of the spiral heat exchanger is therefore relatively complex and time-consuming.
  • the invention has for its object to provide a method of the type mentioned, with which the manufacture of the spiral heat exchanger is simplified and accelerated.
  • the partitions are introduced into at least one spiral guide gauge, and then the freely projecting longitudinal edges of one side of the partitions against all of them Guide element covering plate element, which is coated with a connecting means, be brought into contact with the spiral guide gauge after the connecting means has been tied off, and then the plate element with the dividing walls with a second plate element coated with a connecting means with the free dividing wall - Edges are brought into line for setting.
  • the method according to the invention offers the advantage that the partitions run evenly when inserted into the spiral guide gauge and the guide channel spirals are thus formed precisely and true to size.
  • the flow channels for both media flows are proportioned equally, since all partitions are aligned as with a template and are brought into vertical contact with the plate elements.
  • Another advantage of the method is that the partition walls are connected at their longitudinal edges with the aid of a connecting means to a plate element covering the guide channels. After the connecting means has first set on one side of the partition walls, the spiral guide gauge can be dispensed with and is therefore pulled off over the still free longitudinal edges of the partition walls before these longitudinal edges of the partition walls are brought into contact with the second plate element.
  • the flow channels are sealed airtight with the two plate elements. The production of the spiral heat exchanger is thus qualitatively improved on the one hand and simplified on the other hand.
  • the method is characterized in that the partitions are inserted through the spiral guide. This has the advantage that the partitions can be inserted manually into the guide gauge in the simplest way.
  • the method is characterized in that the partitions are drawn into the spiral guide.
  • the insertion of the partition walls can advantageously be automated and carried out mechanically.
  • PET film is resistant to almost all chemicals and is particularly suitable for use as a partition material because it is resistant up to a maximum continuous temperature of 250 ° C.
  • a trough-shaped housing part of the spiral heat exchanger is used as the plate element.
  • a hot-melt adhesive is used as the connecting means for the coating of the plate element, which can be liquefied with the introduction of heat to initiate the bonding process.
  • the connecting means for the coating of the plate element which can be liquefied with the introduction of heat to initiate the bonding process.
  • the partition walls which have their longitudinal edges in contact with the plate element, are completely immersed in the liquefied hotmelt adhesive by the application of heat.
  • the point in time at which the setting process begins can be advantageous Interruption of the heat supply can be selected.
  • the hot melt adhesive hardens completely and a firm and airtight connection is created between the partition walls and the plate element.
  • the partitions can then bear against the second plate element in such a way that the first plate element is rotated with the partition walls and then aligned and fastened with the free edges to the second plate element coated with hot-melt adhesive.
  • the spiral heat exchanger produced according to the invention has two multi-course spirals arranged one behind the other with opposite directions of rotation.
  • the partition walls 2 connected to a plate element 1 and separating the media flows are formed from a tape made of polyethylene terephtelate (PET) film.
  • PET polyethylene terephtelate
  • the media flows are fed through four inflow openings 3-3 ''',4-4'''.
  • Flow channels 5 are formed by two mutually adjacent partition walls 2, via which the supplied media are guided to the outlet openings 6, 6 '.
  • the inflow openings 3-3 '',4-4''' and outlet openings 6, 6 ' are introduced into the plate element 1.
  • the procedure for producing this spiral heat exchanger is as follows. To form the spiral arrangement of the partition walls 2, the PET film strip is inserted into a spiral-shaped guide guide 7, as can be seen in FIG. 2. All partitions 2 can be formed from one and the same film strip, so that both multi-start spirals can be produced with only one connecting seam between the beginning and end of the film. The longitudinal edges of the lower side of the partition walls 2 protrude freely from the guide gauge 7.
  • the partition walls 2 Inserting into the guide gauge 7 in a spiral shape, the partition walls 2 are placed on the plate element 1 with their freely projecting lower longitudinal edges.
  • the plate element 1 covering all the guide channels 5 is already a trough-shaped housing part of the spiral heat exchanger to be produced.
  • the plate element 1 is coated with a hot melt adhesive 8 which, after the partition walls 2 have been aligned, is melted on the solid hot melt adhesive 8 by heating the plate element 1.
  • the partitions 2 are immersed with their lower longitudinal edges, as can be seen in FIG. 2, in the hot melt adhesive 8.
  • the firm connection of the partitions 2 with the plate element 1 is achieved in that the hot melt adhesive 8 hardens by interrupting the heat supply. After the hot melt adhesive 8 has completely hardened, the guide jig 7 can be completely removed from the partitions 2.
  • the upper longitudinal edges of the partitions are transferred to a second, also provided with hot melt adhesive 8 plate element 1.
  • the hot melt adhesive 8 is liquefied and the partition walls 2 are immersed in the hot melt adhesive 8. After the supply of heat is interrupted, the hot melt adhesive 8 hardens.

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Abstract

Verfahren zur Herstellung eines rekuperativen Spiralwärmetauschers mit in Spiralform verlaufenden, aus hochkant nebeneinander stehenden aus einem Band gebogenen Trennwänden, die in mindestens eine Spiral-Führungslehre eingeführt werden, so daß danach die frei vorstehenden Längsränder der einen Seite der Trennwände gegen ein sämtliche Führungskanäle abdeckendes Plattenelement, das mit einem Verbindungsmittel beschichtet ist, in Anlage gebracht werden, so daß nach Abbinden des Klebemittels die Spiral-Führungslehre von den Trennwänden abgezogen wird und so daß anschließend das Plattenelement mit den Trennwänden mit einem zweiten mit einem Verbindungsmittel beschichteten Plattenelement mit den freien Trennwand-Rändern zum Abbinden in Anlage gebracht wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines rekuperativen Spiralwärmetauschers mit in Spiralform verlaufenden, aus hochkant nebeneinander stehenden aus einem Band gebogenen Trennwänden zwischen den fluiden Medienströmen, von denen jeweils zwei zueinander benachbarte Trennwände in einem Führungskanal jeweils einen der beiden Medienströme zwischen sich einschließen, wobei der Spiralwärmetauscher zwei in einem geschlossenen Gehäuse hintereinander angeordnete mehrgängige Führungskanal-Spiralen mit einander entgegengesetztem Drehsinn aufweist.
  • Ein Spiralwärmetauscher dieser Art ist aus dem europäischen Patent 0 192 212 bekannt. Bei der Herstellung dieses Spiralwärmetauschers hat sich gezeigt, daß es einen bestimmten Aufwand erfordert, die Spiralen gleichmäßig auszubilden, d. h. gleich proportionierte Strömungskanäle für beide Medienströme herzustellen. Die Fertigung des Spiralwärmetauschers ist dadurch relativ aufwendig und zeitintensiv.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der Eingangs genannten Gattung aufzuzeigen, mit dem die Herstellung des Spiralwärmetauschers vereinfacht und beschleunigt wird.
  • Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst worden, daß die Trennwände in mindestens eine Spiral-Führungslehre eingeführt werden, daß danach die frei vorstehenden Längsränder der einen Seite der Trennwände gegen ein sämtliche Führungskanäle abdeckendes Plattenelement, das mit einem Verbindungsmittel beschichtet ist, in Anlage gebracht werden, daß nach Abbinden des Verbindungsmittels die Spiral-Führungslehre von den Trennwänden abgezogen wird und daß anschließend das Plattenelement mit den Trennwänden mit einem zweiten mit einem Verbindungsmittel beschichteten Plattenelement mit den freien Trennwand-Rändern zum Abbinden in Anlage gebracht wird.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren bietet einmal den Vorteil, daß die Trennwände durch das Einführen in die Spiral-Führungslehre gleichmäßig verlaufen und somit die Ausbildung der Führungskanal-Spiralen genau und maßhaltig erfolgt. Die Strömungskanäle für beide Medienströme sind gleich proportioniert, da alle Trennwände wie mit einer Schablone ausgerichtet sind und lotrecht mit den Plattenelementen in Anlage gebracht werden. Ein weiterer Vorteil des Verfahrens besteht darin, daß die Trennwände an ihren Längsrändern mit Hilfe eines Verbindungsmittels mit einem die Führungskanäle abdeckenden Plattenelement verbunden werden. Nach dem Abbinden des Verbindungsmittels zunächst auf der einen Seite der Trennwände ist die Spiral-Führungslehre entbehrlich und wird diese deshalb über die noch freien Längsränder der Trennwände abgezogen, bevor auch diese Längsränder der Trennwände mit dem zweiten Plattenelement in Anlage gebracht werden. Durch den Einsatz eines Verbindungsmittels werden die Strömungskanäle mit den beiden Plattenelementen luftdicht abgeschlossen. Die Herstellung des Spiralwärmetauschers wird somit einerseits qualitativ verbessert und andererseits vereinfacht.
  • Nach einer ersten Weiterbildung ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwände durch die Spiral-Führungslehre gesteckt werden. Das hat den Vorteil, daß die Trennwände auf einfachste Weise manuell in die Führungslehre eingeführt werden können.
  • Nach einer zweiten Weiterbildung ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwände in die Spiral-Führungslehre eingezogen werden. Vorteilhaft kann auf diese Weise das Einführen der Trennwände automatisiert werden und maschinell durchgeführt werden.
  • Eine andere Weiterbildung des Verfahrens sieht vor, daß als Material für die Trennwände ein Band aus Polyethylenterephtelat (PET)-Folie verwendet wird. PET-Folie ist beständig gegenüber fast allen Chemikalien und vorteilhaft für die Verwendung als Trennwandmaterial geeignet, da es bis zu einer maximalen Dauertemperatur von 250°C beständig ist.
  • Nach einer anderen Weiterbildung des Verfahrens ist vorgesehen, daß als Plattenelement ein wannenförmiges Gehäuseteil des Spiralwärmetauschers verwendet wird. Das hat den Vorteil, daß die Trennwände bereits mit einem Gehäuseteil des Spiralwärmetauschers, z.B. mit einer Gehäusehälfte, verbunden werden. Mit einer zweiten Gehäusehälfte kann analog verfahren werden, so daß allein mit diesen beiden Verfahrensschritten der Spiralwärmetauscher nahezu komplettiert werden kann.
  • Zur weiteren Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist schließlich vorgesehen, daß als Verbindungsmittel für die Beschichtung des Plattenelementes ein Schmelzkleber verwendet wird, der zur Einleitung des Klebevorganges unter Zufuhr von Wärme verflüssigbar ist. Auf dem noch festen Schmelzkleber ist es möglich, die Trennwände mit dem Vorteil so auf dem Plattenelement auszurichten, daß alle Führungskanäle durch das Plattenelement abgedeckt werden. Die mit ihren Längsrändern mit dem Plattenelement in Anlage gebrachten Trennwände tauchen durch Wärmezufuhr in den verflüssigten Schmelzkleber vollständig ein. Vorteilhaft kann bei einem Schmelzkleber der Zeitpunkt des Beginns des Abbindevorganges durch die Unterbrechung der Wärmezufuhr gewählt werden. Der Schmelzkleber härtet vollständig aus und eine feste und luftdichte Verbindung zwischen den Trennwänden und dem Plattenelement wird hergestellt. Die Anlage der Trennwände an das zweite Plattenelement kann dann in der Weise erfolgen, daß das erste Plattenelement mit den Trennwänden gedreht und anschließend mit den freien Rändern auf das mit Schmelzkleber beschichtete zweite Plattenelement ausgerichtet und befestigt wird.
  • Ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens, aus dem sich weitere erfinderische Merkmale ergeben, ist in der Zeichnung dargestellt.
  • Es zeigen:
  • Fig. 1
    eine schematische Schnittansicht eines Spiralwärmetauschers, der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gefertigt ist, und
    Fig. 2
    eine teilweise geschnittene Ansicht eines Bereiches einer Führungslehre für die Durchführung des Verfahrens.
  • Wie aus der Fig. 1 ersichtlich, weist der erfindungsgemäß hergestellte Spiralwärmetauscher zwei hintereinander angeordnete mehrgängige Spiralen mit einander entgegengesetztem Drehsinn auf. Die mit einem Plattenelement 1 verbundenen, die Medienströme trennenden Trennwände 2 sind aus einem Band aus Polyethylenterephtelat (PET)-Folie gebildet. Die Medienströme werden über jeweils vier Zuströmöffnungen 3-3''', 4-4''' zugeführt. Durch jeweils zwei zueinander benachbarte Trennwände 2 sind Strömungskanäle 5 ausgebildet, über welche die zugeführten Medien zu den Austrittsöffnungen 6, 6' geleitet werden. Die Zuströmöffnungen 3-3''', 4-4''' und Austrittsöffnungen 6, 6' sind in das Plattenelement 1 eingebracht.
  • Beide Medien werden im Gegenstrom geführt.
  • Bei der Herstellung dieses Spiralwärmetauschers wird folgendermaßen verfahren. Zur Ausbildung der spiralförmigen Anordnung der Trennwände 2 wird das PET-Folienband in eine spiralförmig geschlitzte Führungslehre 7 gesteckt, wie aus Fig. 2 ersichtlich. Sämtliche Trennwände 2 können aus ein und demselben Folienband gebildet werden, so daß beide mehrgängige Spiralen fertigungsgünstig mit nur einer Verbindungsnaht zwischen Folienanfangs- und Folienendkante ausgebildet werden können. Die Längsränder der unteren Seite der Trennwände 2 stehen aus der Führungslehre 7 frei hervor.
  • In der Führungslehre 7 in Spiralform steckend werden die Trennwände 2 mit ihren frei hervorstehenden unteren Längsrändern auf das Plattenelement 1 gestellt. Das sämtliche Führungskanäle 5 abdeckende Plattenelement 1 ist bereits ein wannenförmiges Gehäuseteil des herzustellenden Spiralwärmetauschers.
  • Das Plattenelement 1 ist mit einem Schmelzkleber 8 beschichtet, der nach Ausrichtung der Trennwände 2 auf dem festen Schmelzkleber 8 durch Beheizen des Plattenelementes 1 geschmolzen wird. Die Trennwände 2 tauchen dabei mit ihren unteren Längsrändern wie aus der Fig. 2 ersichtlich in den Schmelzkleber 8 ein. Die feste Verbindung der Trennwände 2 mit dem Plattenelement 1 wird dadurch erreicht, daß der Schmelzkleber 8 aushärtet, indem die Wärmezufuhr unterbrochen wird. Nach dem vollständigen Aushärten des Schmelzklebers 8 kann die Führungslehre 7 von den Trennwänden 2 ganz abgezogen werden.
  • In erneuter Durchführung des Verfahrens werden nach Drehung des Plattenelementes 1 mit den daran befestigten Trennwänden 2 die oberen Längsränder der Trennwände auf ein zweites, ebenfalls mit Schmelzkleber 8 beschichtetes Plattenelement 1 gestellt. Durch Zufuhr von Wärme an das zweite Plattenelement 1, das auch ein Gehäuseteil des herzustellenden Spiralwärmetauschers ist, wird der Schmelzkleber 8 verflüssigt und die Trennwände 2 tauchen in den Schmelzkleber 8 ein. Nachdem die Zufuhr von Wärme unterbrochen ist, härtet der Schmelzkleber 8 aus.
  • Im Ergebnis des Verfahrens sind sämtliche oberen und unteren Längsränder der Trennwände 2 vollständig durch die als Gehäuseteile ausgebildeten oberen und unteren Plattenelemente 1 abgedeckt. Durch die ausgehärtete, luftdichte Klebeverbindung sind beide hintereinander angeordnete mehrgängige Spiralen in einem geschlossenen, aus den Gehäuseteilen zusammengesetzten, Gehäuse angeordnet.

Claims (6)

  1. Verfahren zur Herstellung eines rekuperativen Spiralwärmetauschers mit in Spiralform verlaufenden, aus hochkant nebeneinander stehenden aus einem Band gebogenen Trennwänden zwischen den fluiden Medienströmen, von denen jeweils zwei zueinander benachbarte Trennwände in einem Führungskanal jeweils einen der beiden Medienströme zwischen sich einschließen, wobei der Spiralwärmetauscher zwei in einem geschlossenen Gehäuse hintereinander angeordnete mehrgängige Führungskanal-Spiralen mit einander entgegengesetztem Drehsinn aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwände (2) in mindestens eine Spiral-Führungslehre (7) eingeführt werden, daß danach die frei vorstehenden Längsränder der einen Seite der Trennwände (2) gegen ein sämtliche Führungskanäle (5) abdeckendes Plattenelement (1), das mit einem Verbindungsmittel beschichtet ist, in Anlage gebracht werden, daß nach Abbinden des Verbindungsmittels die Spiral-Führungslehre (7) von den Trennwänden (2) abgezogen wird und daß anschließend das Plattenelement (1) mit den Trennwänden (2) mit einem zweiten mit einem Verbindungsmittel beschichteten Plattenelement (1) mit den freien Trennwand-Rändern zum Abbinden in Anlage gebracht wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwände (2) durch die Spiral-Führungslehre (7) gesteckt werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwände (2) in die Spiral-Führungslehre (7) eingezogen werden .
  4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Material für die Trennwände (2) ein Band aus Polyethylenterephtelat (PET)-Folie verwendet wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Plattenelement (1) ein wannenförmiges Gehäuseteil des Spiralwärmetauschers verwendet wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Verbindungsmittel für die Beschichtung des Plattenelementes (1) ein Schmelzkleber (8) verwendet wird, der zur Einleitung des Klebevorganges unter Zufuhr von Wärme verflüssigt wird.
EP95105922A 1994-04-21 1995-04-20 Verfahren zur Herstellung eines rekuperativen Spiralwärmetauschers Expired - Lifetime EP0678722B1 (de)

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