EP0814312B1 - Verfahren zur Herstellung eines gewendelten Koaxialrohrs für einen Wärmetauscher und Wärmetauscher, der ein gewendeltes Koaxialrohr aufweist - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines gewendelten Koaxialrohrs für einen Wärmetauscher und Wärmetauscher, der ein gewendeltes Koaxialrohr aufweist Download PDF

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EP0814312B1
EP0814312B1 EP97108997A EP97108997A EP0814312B1 EP 0814312 B1 EP0814312 B1 EP 0814312B1 EP 97108997 A EP97108997 A EP 97108997A EP 97108997 A EP97108997 A EP 97108997A EP 0814312 B1 EP0814312 B1 EP 0814312B1
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EP
European Patent Office
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pipe
radial extension
heat exchanger
coaxial
turns
Prior art date
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EP97108997A
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EP0814312A3 (de
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Martin Dipl.-Phys. Schmidt
Karl-Heinz Mayr
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Kme Verwaltungs- und Dienstleistungsgesellschaft M
Original Assignee
KME Schmoele GmbH
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Publication date
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    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/04—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being spirally coiled
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D53/00—Making other particular articles
    • B21D53/02—Making other particular articles heat exchangers or parts thereof, e.g. radiators, condensers fins, headers
    • B21D53/027—Making other particular articles heat exchangers or parts thereof, e.g. radiators, condensers fins, headers by helically or spirally winding elongated elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/10—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically
    • F28D7/106—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically consisting of two coaxial conduits or modules of two coaxial conduits

Definitions

  • the invention relates to a heat exchanger, which is a coiled in a container Has coaxial tube.
  • a heat exchanger in particular for the preparation of process water, is known the one in a container a coiled, from an inner tube and a Has outer tube existing coaxial tube.
  • the coaxial tube is cylindrical wound so that all turns have the same radius.
  • the in Fluids located in heat exchange become a fluid through the inner tube and the other fluid through the gap between the inner tube and the outer tube guided.
  • CH-PS 173 859 discloses a heat exchanger with arranged in a vessel coiled tubing strings that can be manufactured by that a pipe string along a cone shell is helical wound up and then compressed into flat spirals. On Medium is between the outer surfaces of the tubing and the inner surface of the vessel, while the other medium in the Pipe strings runs.
  • GB-PS 138,870 shows a similar design.
  • a shower arrangement in which the Partially preheating the fresh water leading to the shower head embedded in a spiral pipe below the shower tray which is with the warm waste water flowing out of the shower tray is applied.
  • the fresh water line is through spacers to that Wastewater pipe distanced.
  • a container that holds this pipe arrangement is not provided.
  • the spacers are separately designed "spiders" that can come loose under certain circumstances and in this case through the Shift flow within the coaxial tube until it moves to the next Meet "Spider". In this case there is an undesirable and usually not negligible narrowing of the flow cross section instead, whereby the efficiency of the heat exchanger is adversely affected. Since the "Spider" are separate components, is the attachment to the inner tube in the Distance to each other is relatively expensive.
  • the coaxial tube is between two end tangential longitudinal sections serving for the fluid connection first wound in a special way in a helical manner.
  • Coil with the largest radial extension in each case.
  • the radial extension of the turns decreases from turn to turn Winding by such an amount that. the outer radial extension of the next following turn each smaller than the inner radial extension of the preceding turn.
  • How many turns of the regarding radial extent largest turn down to the smallest in this regard Winding to be wound helically depends on the Available installation space in the container on the circumferential side of the coiled Coaxial tube.
  • the turn is wound with the smallest radial extension, it is repeated a turn with this extension is wound, from which then at further wind the radial extension of each subsequent turn by one such an amount increases that the outer radial extension of the wound Turn is smaller than the inner radial extent of the following turn.
  • After winding the last turn with the largest radial extension, which then also ends in a tangential length segment has that such a spiral coaxial tube in this deformation stage double conical, convoluted diabolic outer contour in the middle.
  • Such a coaxially coiled tube has an extremely low axial Length. It has the advantage that with a performance of e.g. 24 kW in Compared to a conventionally coiled cylindrical configuration with a pipe length of about 13 m now only a pipe length of about 6 m needed. The material saving is therefore considerable.
  • a coaxial tube can also be made by starting of a tangentially extending length first under Reduce the radial extension from turn to turn, then under Increase in radial extension from turn to turn, then while reducing the radial extension of winding Winding and ultimately increasing the radial extension of the winding tapering into a tangential length section with a quadruple conical double constricted outer contour helical is wrapped. Then the spiral turns are under parallel alignment of the end tangential longitudinal sections in four layers axially pushed together.
  • Such a coaxial tube then has twice the length with a comparatively greater performance, but only a small axial expansion now over four layers.
  • coaxial tubes can also be spirally wound if necessary that have more than four layers.
  • the Spacers are integral parts of the inner tube and / or of the outer tube. They are preferably web-like. They also extend parallel to the longitudinal axis of the coaxial tube. The spacers have one Length that is approximately the distance of two in the longitudinal direction of the coaxial tube successive spacers.
  • the spacers in the circumferential direction of the gap between the inner tube and the outer tube are arranged offset from one another.
  • Prefers are at least three evenly offset on the circumference arranged spacers provided. This is useful short spacers, which make it possible that the in the gap between fluid routed to the inner tube and the outer tube permanently over the Cross-section of the gap can be exchanged and not linearly through the coaxial tube flows. This improves heat exchange.
  • the inner tube is on it profiled inner surface. These are preferably grooves that extend at an angle to the longitudinal axis of the coaxial tube. With yourself crossing grooves, the ribs then formed can have different heights exhibit.
  • both the inner tube as well as the outer tube made of a metallic material consist.
  • this is advantageously a non-ferrous metal, whereby according to claim 6 preferably copper or a Copper alloy is used.
  • the inner tube is made of copper or a copper alloy
  • the outer tube is made of one thermoplastic, in particular from a PE cross-linked Plastic is made.
  • the coaxial tube 1 consists, as in particular FIGS. 8 and 9 identify, from a circular inner tube 3 a copper alloy and also a copper alloy existing circular outer tube 4. Between the Inner tube 3 and the outer tube 4 is an annular Gap 5 formed for a fluid with a in the inner tube 3 guided fluid is in heat-exchanging contact.
  • the distance between the inner tube 3 and the outer tube 4 is generated by web-like spacers 6 in the circumferential direction of the gap 5 evenly offset from one another by 120 ° and also offset from one another in the longitudinal direction of the gap 5 are.
  • the length L of the spacers 6 corresponds approximately to that Distance A from two in the longitudinal direction of the gap 5 on top of each other following, spaced spacers 6th
  • the finished spirally coiled two-layer coaxial tube 1 of Figures 1, 3 and 4 is generated in that the coaxial tube 1, starting from a tangentially extending Longitudinal section 7 initially reducing the radial Extension E, E1, E2, E3, E4 from winding 8, 9, 10, 11, 12 to Turn 9, 10, 11, 12, 13 and then again under magnification the radial extension E5, E6 E7, E8, E9 from turn 13, 14, 15, 16 to turn 14, 15 16, 17 ( Figure 2), ending in a tangential longitudinal section 18, with a double conical, Helical constricted outer contour is wrapped.
  • the subsequent turns 9-12 of the conical length section 19 of the deformed intermediate stage 21 of the coaxial tube 1 are then designed accordingly.
  • the tangential longitudinal sections 7, 18 serve for the fluid connection. They extend both in the plane according to FIG. 1 as well as in the plane according to FIG. 3 parallel to one another.
  • Coaxial tube 25 is based on the same in terms of manufacture Principle, as it was previously with reference to Figures 1 to 4, 8 and 9 has been described.
  • This coaxial tube 25 is made by starting it from a tangentially extending longitudinal section 41, initially with a reduction in the radial extent E, E1, E2, E3 from turn 8, 9, 10, 11 to turn 9, 10, 11, 12 then increasing the radial extent E5-E9 from turn 13, 14, 15, 16 to turn 14, 15, 16, 17 then reducing the radial extent E10-E14 from turn 26, 27, 28, 29 to turn 27, 28, 29, 30 and ultimately increasing the radial extent E15-E19 from turn 31, 32, 33, 34 to turn 32, 33, 34, 35, ending in a tangential length section 36, with a quadruple conical, double constricted outer contour is wound helically (Figure 5).

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher, der in einem Behälter ein gewendeltes Koaxialrohr aufweist.
Es ist ein Wärmetauscher, insbesondere zur Brauchwasserbereitung, bekannt, der in einem Behälter ein gewendeltes, aus einem Innenrohr und einem Außenrohr bestehendes Koaxialrohr aufweist. Das Koaxialrohr ist zylindrisch gewickelt, so daß alle Windungen denselben Radius besitzen. Von den im Wärmeaustausch befindlichen Fluiden wird ein Fluid durch das Innenrohr und das andere Fluid durch den Spalt zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr geführt.
Zwecks Erzielung eines befriedigenden Wärmeaustausches zwischen den beiden Fluiden und unter Einhaltung praxisgerechter Abmessungen hat das Koaxialrohr bei einer Leistung des Wärmetauschers von etwa 24 kW insgesamt eine Länge von 13 m. Das heißt, der Radius der Windungen des Koaxialrohrs kann verhältnismäßig klein gehalten werden, wobei dies dann aber zu Lasten einer größeren Länge der Wendel und damit auch letztlich des Behälters geht.
Nun steht aber in einigen Fällen der Praxis für diese axiale Länge der Wendel auch nicht annähernd der Raum zur Verfügung. Hingegen könnte eine Vergrößerung der Radien der Windungen in Kauf genommen werden.
Die CH-PS 173 859 offenbart einen Wärmetauscher mit in einem Gefäß angeordneten gewendelten Rohrsträngen, die dadurch hergestellt werden können, daß ein Rohrstrang entlang eines Kegelmantels schraubenlinienförmig aufgewickelt und anschließend in flache Spiralen zusammengedrückt wird. Ein Medium wird zwischen den äußeren Oberflächen der Rohrstränge und der inneren Oberfläche des Gefäßes geführt, während das andere Medium in den Rohrsträngen verläuft.
Eine ähnliche Bauart zeigt auch die GB-PS 138,870.
Aus der GB 2 295 666 A ist eine Duschanordnung bekannt, bei welcher zum Vorwärmen des Frischwassers die zum Duschkopf führende Leitung teilweise in ein spiralförmig unterhalb der Duschtasse angeordnetes Rohr eingebettet ist, welches mit dem aus der Duschtasse abfließenden warmen Abwasser beaufschlagt wird. Die Frischwasserleitung ist durch Abstandshalter zu dem Abwasserrohr distanziert. Ein Behälter, der diese Rohranordnung aufnimmt, ist nicht vorgesehen. Die Abstandshalter sind separat ausgestaltete "Spider", die sich unter Umständen lösen können und sich in diesem Fall durch die Strömung innerhalb der Koaxialrohrs verlagern, bis sie auf den nächsten "Spider" treffen. In diesem Fall findet eine unerwünschte und in der Regel nicht zu vernachlässigende Verengung des Strömungsquerschnitts statt, wodurch der Wirkungsgrad des Wärmetauschers nachteilig beeinflußt wird. Da die "Spider" separate Bauteile sind, ist die Befestigung auf dem Innenrohr im Abstand zueinander relativ aufwendig.
Hiervon ausgehend stellt sich dem Fachmann die objektive technische Aufgabe, einen Wärmetauscher bereit zu stellen, dessen ursprünglich langgestrecktes Koaxialrohr bei der Umformung zu einer Spirale über seine gesamte Länge einen gleichmäßigen Abstand zwischen seinem Innenrohr und seinem Außenrohr aufweist und unter Einsatz von Abstandshaltern fertigungstechnisch günstig herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
Zur Herstellung eines solchen Wärmetauschers wird das Koaxialrohr zwischen zwei dem Fluidanschluß dienenden endseitigen tangentialen Längenabschnitten zunächst in einer speziellen Weise schraubenlinienförmig gewickelt. Beginnend mit einem tangentialen Längenabschnitt folgt zunächst eine Windung mit der jeweils größten radialen Erstreckung. Hieran anschließend verringert sich die radiale Erstreckung der Windungen von Windung zu Windung um einen solchen Betrag, daß. die äußere radiale Erstreckung der nächstfolgenden Windung jeweils kleiner als die innere radiale Erstreckung der voraufgehenden Windung ist. Wieviel Windungen von der hinsichtlich der radialen Erstreckung größten Windung bis zu der diesbezüglich kleinsten Windung schraubenlinienförmig gewickelt werden, hängt von dem zur Verfügung stehenden Einbauraum im Behälter umfangsseitig des gewendelten Koaxialrohrs ab. Durch die stetige Verringerung der radialen Erstreckung der Windungen erhält somit das Koaxialrohr eine konische Außenkontur.
Ist die Windung mit der kleinsten radialen Erstreckung gewickelt, wird nochmals eine Windung mit dieser Erstreckung gewickelt, von der aus dann beim weiteren Wickeln die radiale Erstreckung jeder folgenden Windung um einen solchen Betrag ansteigt, daß die äußere radiale Erstreckung der gewickelten Windung kleiner ist als die innere radiale Erstreckung der folgenden Windung. Nach dem Wickeln der letzten Windung mit der größten radialen Erstreckung, welche dann ebenfalls in einen tangentialen Längenabschnitt ausläuft, hat das derart spiralförmig gewendelte Koaxialrohr in dieser Verformungsstufe eine doppelt konische, mittig eingeschnürte diaboloförmige Außenkontur.
Nunmehr werden alle Windungen axial zusammengeschoben, wobei jeweils die hinsichtlich der radialen Erstreckung kleineren Windungen der beiden konischen Längenabschnitte in die benachbarte, in der radialen Erstreckung größere Windung eintauchen, so daß letztlich alle Windungen der beiden vorab noch konischen Längenabschnitte in einer Ebene ineinander liegen und somit in dieser Endstufe zwei spiralförmige Wickellagen bilden. Die endseitigen tangentialen Längenabschnitte sind hierbei bevorzugt parallel zueinander ausgerichtet.
Ein derart spiralförmig gewendeltes Koaxialrohr hat eine extrem geringe axiale Länge. Es hat den Vorteil, daß es bei einer Leistung von z.B. 24 kW im Vergleich zu einer herkömmlich gewendelten zylindrischen Konfiguration mit einer Rohrlänge von etwa 13 m jetzt nur noch eine Rohrlänge von etwa 6 m benötigt. Die Materialeinsparung ist somit erheblich.
Ein Koaxialrohr kann aber auch dadurch hergestellt werden, daß ausgehend von einem sich tangential erstreckenden Längenabschnitt zunächst unter Verringerung der radialen Erstreckung von Windung zu Windung, dann unter Vergrößerung der radialen Erstreckung von Windung zu Windung, anschließend unter Verringerung der radialen Erstreckung von Windung zu Windung und letztlich unter Vergrößerung der radialen Erstreckung von Windung zu Windung auslaufend in einen tangentialen Längenabschnitt mit einer vierfach konischen doppelt eingeschnürten Außenkontur schraubenlinienförmig gewickelt wird. Anschließend werden die spiralförmigen Windungen unter paralleler Ausrichtung der endseitigen tangentialen Längenabschnitte vierlagig axial zusammengeschoben.
Ein solches Koaxialrohr hat dann zwar die doppelte Länge mit einer vergleichsweise größeren Leistung, aber nur eine geringe axiale Ausdehnung über nunmehr vier Lagen.
Es versteht sich, daß bei Bedarf auch Koaxialrohre spiralförmig gewendelt werden können, die mehr als vier Lagen aufweisen.
Damit eine definierte Fluidströmung im Innenrohr und im Spalt zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr gewährleistet werden kann, sind das Innenrohr und das Außenrohr durch Abstandshalter zueinander distanziert. Die Abstandshalter sind hierbei einstückige Bestandteile des Innenrohrs und/oder des Außenrohrs. Sie sind bevorzugt stegartig ausgebildet. Auch erstrecken sie sich parallel zur Längsachse des Koaxialrohrs. Die Abstandshalter haben eine Länge, die etwa dem Abstand von zwei in Längsrichtung des Koaxialrohrs aufeinander folgenden Abstandshaltern entspricht.
Außerdem sind die Abstandshalter in Umfangsrichtung des Spalts zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr zueinander versetzt angeordnet. Bevorzugt sind mindestens drei gleichmäßig auf dem Umfang zueinander versetzt angeordnete Abstandshalter vorgesehen. Hierbei handelt es sich zweckmäßig um kurze Abstandshalter, welche es ermöglichen, daß das im Spalt zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr geführte Fluid sich permanent über den Querschnitt des Spalts austauschen kann und nicht linear durch das Koaxialrohr strömt. Der Wärmeaustausch wird hierdurch verbessert.
Zur weiteren Verbesserung des Wärmeaustauschs ist das Innenrohr auf seiner inneren Oberfläche profiliert. Hierbei handelt es sich bevorzugt um Nuten, die sich im Winkel zur Längsachse des Koaxialrohrs erstrecken. Bei sich kreuzenden Nuten können die dann gebildeten Rippen unterschiedliche Höhen aufweisen.
Hat das spiralförmig gewendelte Koaxialrohr zwei Lagen, so sind gemäß Patentanspruch 2 die in der radialen Erstreckung kleinsten Windungen der beiden Lagen miteinander verbunden.
Ausweislich Patentanspruch 3 sind bei einem vierlagig gewendelten Koaxialrohr einerseits die in der radialen Erstreckung kleinsten Windungen der beiden Außenlagen mit den in der radialen Erstreckung kleinsten Windungen der jeweils benachbarten Innenlagen und andererseits die in der radialen Erstreckung größten Windungen der beiden Innenlagen miteinander verbunden.
In Abhängigkeit von dem Einsatzgebiet kann nach Patentanspruch 4 sowohl das Innenrohr als auch das Außenrohr aus einem metallischen Werkstoff bestehen.
Vorteilhaft handelt es sich hierbei nach Patentanspruch 5 um ein Nichteisenmetall, wobei gemäß Patentanspruch 6 bevorzugt Kupfer oder eine Kupferlegierung zur Anwendung gelangt.
Eine weitere für die Praxis interessante Ausführungsform ist in den Merkmalen des Patentanspruchs 7 gekennzeichnet. Danach ist das Innenrohr aus Kupfer oder einer Kupferlegierung gebildet, während das Außenrohr aus einem thermoplastischen Kunststoff, insbesondere aus einem PE-vernetzten Kunststoff besteht.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1
in der Stirnansicht ein spiralförmig gewendeltes Koaxialrohr für einen Wärmetauscher;
Figur 2
das Koaxialrohr der Figur 1 in der Seitenansicht gemäß dem Pfeil PF in einer verformten Zwischenstufe;
Figur 3
das Koaxialrohr der Figur 1 in der Seitenansicht gemäß dem Pfeil PF in der verformten Endstufe;
Figur 4
das Koaxialrohr der Figur 1 in der Zuordnung zu einem Behälter;
Figur 5
in der Seitenansicht die Zwischenstufe eines spiralförmig gewendelten Koaxialrohrs gemäß einer zweiten Ausführungsform;
Figur 6
eine Stirnansicht auf das Koaxialrohr der Figur 5 gemäß dem Pfeil PF1;
Figur 7
eine Seitenansicht auf das fertig umgeformte Koaxialrohr der Figur 6 gemäß dem Pfeil PF2;
Figur 8
in vergrößerter Darstellung einen Querschnitt durch das Koaxialrohr der Figur 1 entlang der Linie VIII-VIII und
Figur 9
einen Längsschnitt durch die Darstellung der Figur 8 entlang der Linie IX-IX.
In den Figuren 1 bis 4, 8 und 9 ist mit 1 ein Koaxialrohr zur Integration in den Behälter 2 (Figuren 3 und 4) eines ansonsten nicht näher veranschaulichten Wärmetauschers bezeichnet.
Das Koaxialrohr 1 besteht, wie insbesondere die Figuren 8 und 9 zu erkennen geben, aus einem kreisrunden Innenrohr 3 aus einer Kupferlegierung sowie einem ebenfalls aus einer Kupferlegierung bestehenden kreisrunden Außenrohr 4. Zwischen dem Innenrohr 3 und dem Außenrohr 4 ist ein kreisringförmiger Spalt 5 für ein Fluid ausgebildet, das mit einem im Innenrohr 3 geführten Fluid in Wärme austauschendem Kontakt steht.
Die Distanz zwischen dem Innenrohr 3 und dem Außenrohr 4 wird durch stegartige Abstandshalter 6 erzeugt, die in Umfangsrichtung des Spalts 5 um 120° gleichmäßig zueinander versetzt und auch in Längsrichtung des Spalts 5 zueinander versetzt sind. Die Länge L der Abstandshalter 6 entspricht etwa dem Abstand A von zwei in Längsrichtung des Spalts 5 aufeinander folgenden, zueinander versetzt angeordneten Abstandshaltern 6.
Das fertig spiralförmig gewendelte zweilagige Koaxialrohr 1 der Figuren 1, 3 und 4 wird dadurch erzeugt, daß das Koaxialrohr 1, ausgehend von einem sich tangential erstreckenden Längenabschnitt 7 zunächst unter Verringerung der radialen Erstreckung E, E1, E2, E3, E4 von Windung 8, 9, 10, 11, 12 zu Windung 9, 10, 11, 12, 13 und dann wieder unter Vergrößerung der radialen Erstreckung E5, E6 E7, E8, E9 von Windung 13, 14, 15, 16 zu Windung 14, 15 16, 17 (Figur 2), auslaufend in einen tangentialen Längenabschnitt 18, mit einer doppelt konischen, mittig eingeschnürten Außenkontur schraubenlinienförmig gewickelt wird. Hierbei ist die äußere radiale Erstreckung E1 der beim Wickelvorgang auf die in der radialen Erstreckung E größte Windung 8 folgenden Windung 9 kleiner als die radiale Erstreckung E der größten Windung 8 bemessen. Die nachfolgenden Windungen 9-12 des konischen Längenabschnitts 19 der verformten Zwischenstufe 21 des Koaxialrohrs 1 sind dann entsprechend abgestuft gestaltet.
Auf die in der radialen Erstreckung E4 kleinste Windung 12 des konischen Längenabschnitts 19 folgt die in der radialen Erstreckung E5 kleinste Windung 13 des benachbarten konischen Längenabschnitts 20. Diese ist hinsichtlich ihrer radialen Erstreckung E5- wie dann auch die folgenden Windungen 14-16 - von der äußeren radialen Erstreckung E5-E8 her jeweils kleiner als die innere radiale Erstreckung der beim Wickelvorgang nachfolgenden Windung 14-17 bemessen. Die in der radialen Erstreckung E9 größte Windung 17 des konischen Längenabschnitts 20 läuft dann in den geradlinigen tangentialen Längenabschnitt 18 aus.
Die tangentialen Längenabschnitte 7, 18 dienen zum Fluidanschluß. Sie erstrecken sich sowohl in der Ebene gemäß Figur 1 als auch in der Ebene gemäß Figur 3 parallel zueinander.
Nach dem spiralförmigen Wendeln des Koaxialrohrs zu der Zwischenstufe 21 gemäß Figur 2 werden dann mit einer axialen Kraft F die Windungen 8-17 des Koaxialrohrs 1 zusammengedrückt, bis sich die beiden Lagen 22, 23 der Endstufe 24 des Koaxialrohrs 1 gemäß Figur 3 ergeben. Das derart umgeformte Koaxialrohr 1 kann dann in den Behälter 2 gemäß Figur 4 integriert werden. In der Figur 3 ist der Behälter in strichpunktierter Linienführung angedeutet.
Die aus den Figuren 5 bis 7 erkennbare Ausführungsform eines Koaxialrohrs 25 beruht hinsichtlich der Herstellung auf demselben Prinzip, wie es voraufgehend anhand der Figuren 1 bis 4, 8 und 9 geschildert worden ist.
Dieses Koaxialrohr 25 wird dadurch hergestellt, daß es, ausgehend von einem sich tangential erstreckenden Längenabschnitt 41, zunächst unter Verringerung der radialen Erstreckung E, E1, E2, E3 von Windung 8, 9, 10, 11 zu Windung 9, 10, 11, 12 dann unter Vergrößerung der radialen Erstreckung E5-E9 von Windung 13, 14, 15, 16 zu Windung 14, 15, 16, 17 anschließend unter Verringerung der radialen Erstreckung E10-E14 von Windung 26, 27, 28, 29 zu Windung 27, 28, 29, 30 und letztlich unter Vergrößerung der radialen Erstreckung E15-E19 von Windung 31, 32, 33, 34 zu Windung 32, 33, 34, 35, auslaufend in einen tangentialen Längenabschnitt 36, mit einer vierfach konischen, doppel eingeschnürten Außenkontur schraubenlinienförmig gewickelt wird (Figur 5).
Dann werden auch die Windungen 8-17 sowie 26-35 -dieses spiralförmig gewickelten Koaxialrohrs 25 unter Aufbringung einer axialen Kraft F zusammengeschoben, bis die Vierlagigkeit gemäß Figur 7 erreicht ist. Bei diesem vierlagigen Koaxialrohr 25 sind einerseits die in der radialen Erstreckung E4, E5 kleinsten Windungen 12, 31 der beiden Außenlagen 37, 38 mit den in der radialen Erstreckung E5, E14 kleinsten Windungen 13, 30 der jeweils benachbarten Innenlagen 39, 40 und andererseits die in der radialen Erstreckung E9, E10 größten Windungen 17, 26 der Innenlage 39, 40 miteinander verbunden.
Bezugszeichenaufstellung
1
Koaxialrohr
2
Behälter
3
Innenrohr
4
Außenrohr
5
Spalt
6
Abstandshalter
7
tangentialer Längenabschnitt v. 1
8
Windung
9
Windung
10
Windung
11
Windung
12
Windung
13
Windung
14
Windung
15
Windung
16
Windung
17
Windung
18
tangentialer Längenabschnitt v. 1
19
konischer Längenabschnitt v. 21
20
konischer Längenabschnitt v. 21
21
Zwischenstufe
22
Lage v. 24
23
Lage v. 24
24
Endstufe v. 1
25
Koaxialrohr
26
Windung
27
Windung
28
Windung
29
Windung
30
Windung
31
Windung
32
Windung
33
Windung
34
Windung
35
Windung
36
tangentialer Längenabschnitt v. 25
37
Außenlage v. 25
38
Außenlage v. 25
39
Innenlage v. 25
40
Innenlage v. 25
41
tangentialer Längenabschnitt v. 25
A
axialer Abstand v. 6
E
radiale Erstreckung v. 8
E1
radiale Erstreckung v. 9
E2
radiale Erstreckung v. 10
E3
radiale Erstreckung v. 11
E4
radiale Erstreckung v. 12
E5
radiale Erstreckung v. 13
E6
radiale Erstreckung v. 14
E7
radiale Erstreckung v. 15
E8
radiale Erstreckung v. 16
E9
radiale Erstreckung v. 17
E10
radiale Erstreckung v. 26
E11
radiale Erstreckung v. 27
E12
radiale Erstreckung v. 28
E13
radiale Erstreckung v. 29
E14
radiale Erstreckung v. 30
E15
radiale Erstreckung v. 31
E16
radiale Erstreckung v. 32
E17
radiale Erstreckung v. 33
E18
radiale Erstreckung v. 34
E19
radiale Erstreckung v. 35
F
axiale Kraft
L
Länge v. 6

Claims (7)

  1. Wärmetauscher, der in einem Behälter (2) ein mindestens zweilagig gewendeltes Koaxialrohr (1, 25) aufweist, dessen parallel nebeneinander angeordnete Lagen (22, 23; 37-40) unter Ausbildung mehrerer Windungen (8-17; 26-35) spiralförmig gewickelt sind, wobei die in der radialen Erstreckung (E, E9, E10) größten Windungen (8, 17, 35) der Außenlagen (22, 23; 37, 38) in sich tangential erstreckende Längenabschnitte (7, 18; 41, 36) auslaufen, und ein Innenrohr (3) mit einem zu dem im Spalt (5) zwischen dem Innenrohr (3) und dem Außenrohr (4) geführten Fluid im Wärmeaustausch befindlichen Fluid beaufschlagbar ist, wobei das auf seiner inneren Oberfläche profilierte Innenrohr (3) durch sich parallel zur Längsachse des Koaxialrohrs (1, 25) erstreckende, stegartig ausgebildete, sowohl in Umfangsrichtung des Spalts (5) zwischen dem Innenrohr (3) und dem Außenrohr (4) als auch in Längsrichtung des Koaxialrohrs (1, 25) zueinander versetzt angeordnete Abstandshalter (6) zum Außenrohr 4 distanziert ist, wobei die Länge (L) der Abstandshalter (6) etwa dem Abstand (A) von zwei in Längsrichtung des Koaxialrohrs (1, 25) aufeinander folgenden Abstandshaltern (6) entspricht und wobei die Abstandshalter (6) einstückige Bestandteile des Innenrohrs (3) und/oder des Außenrohrs (4) sind.
  2. Wärmetauscher nach Patentanspruch 1 mit einem zweilagigen Koaxialrohr (1), bei welchem die in der radialen Erstreckung (E4, E5) kleinsten Windungen (12, 13) der beiden Lagen (22, 23) miteinander verbunden sind.
  3. Wärmetauscher nach Patentanspruch 1 mit einem vierlagigen Koaxialrohr (25), bei welchem einerseits die in der radialen Erstreckung (E4, E15) kleinsten Windungen (12, 31) der beiden Außenlagen (37, 38) mit den in der radialen Erstreckung (E5, E14) kleinsten Windungen (13, 30) der jeweils benachbarten Innenlage (39, 40) und andererseits die in der radialen Erstreckung (E9, E10) größten Windungen (17, 26) der Innenlagen (39, 40) miteinander verbunden sind.
  4. Wärmetauscher nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, bei welchem sowohl das Innenrohr (3) als auch das Außenrohr (4) aus metallischen Werkstoffen bestehen.
  5. Wärmetauscher nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, bei welchem sowohl das Innenrohr (3) als auch das Außenrohr (4) aus Nichteisenmetallen bestehen.
  6. Wärmetauscher nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, bei welchem sowohl das Innenrohr (3) als auch das Außenrohr (4) aus Kupfer oder einer Kupferlegierung bestehen.
  7. Wärmetauscher nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, bei welchem das Innenrohr (3) aus Kupfer oder einer Kupferlegierung gebildet ist und das Außenrohr (4) aus einem thermoplastischen Kunststoff besteht.
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