EP1114975A2 - Spiral heat exchanger - Google Patents

Spiral heat exchanger Download PDF

Info

Publication number
EP1114975A2
EP1114975A2 EP00117298A EP00117298A EP1114975A2 EP 1114975 A2 EP1114975 A2 EP 1114975A2 EP 00117298 A EP00117298 A EP 00117298A EP 00117298 A EP00117298 A EP 00117298A EP 1114975 A2 EP1114975 A2 EP 1114975A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
spiral
heat exchanger
ribs
central
spiral heat
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP00117298A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP1114975A3 (en
Inventor
Werner Dipl.-Ing. Borchert
Carsten Dipl.-Ing. Kühn
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kelvion Machine Cooling Systems GmbH
Original Assignee
Renzmann and Gruenewald GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Renzmann and Gruenewald GmbH filed Critical Renzmann and Gruenewald GmbH
Priority to JP2001000256A priority Critical patent/JP2001221581A/en
Publication of EP1114975A2 publication Critical patent/EP1114975A2/en
Priority to US10/016,657 priority patent/US20020092646A1/en
Publication of EP1114975A3 publication Critical patent/EP1114975A3/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • 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
    • F28D7/00Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/04Heat-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
    • 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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/02Tubular elements of cross-section which is non-circular
    • F28F1/022Tubular elements of cross-section which is non-circular with multiple channels

Definitions

  • Spiral heat exchangers are technical devices that are relatively small Construction volume a high effective heat exchange between the same or allow different media.
  • spiral heat exchangers Another peculiarity of the known spiral heat exchangers are their relative high pressure drops. If these are to be reduced, however, the compactness limited.
  • This spiral heat exchanger is also designed as a so-called safety spiral heat exchanger with only one exceptionally high effort possible.
  • the object of the invention is based on the prior art to create a spiral heat exchanger that is avoiding of the disadvantages mentioned above is simple and, in particular in mass production for integration in automobiles with fuel cells, can be manufactured efficiently and inexpensively.
  • Such a spiral heat exchanger comprises at least two spiral elements, in which media of different temperatures flow. It can different media or identical media. Every spiral element is made up of a partially longitudinally slit central tube with at least a front media connection as well as one in the area of the longitudinal slot transversely attached to the central tube, spirally around the Central tube curved multi-channel profile together, the width of one Multiple times the height. The end section facing away from the central tube defines an overflow area for a medium. Each in heat exchange standing media enter a multi-channel profile through a central tube and flow in this up to the overflow area. This can be connected to the overflow area of another spiral element be axially attached to the first spiral element.
  • a spiral element can but also by an appropriate inner design one from the central tube to an overflow area and from this overflow area again complete flow path directed back to the central tube for a medium have.
  • a spiral heat exchanger designed in this way guarantees a perfect heat exchange between the Media in the intimately surrounding spiral elements.
  • the supply and discharge The media is only supplied via the core area of the spiral heat exchanger central tubes.
  • Each spiral element can have several spiral elements nested tightly one inside the other and, depending on the application, also carry more than two media.
  • the spiral heat exchanger is therefore extremely compact and can be used high exchange performance can be configured comparatively small volume. This makes the use in automobiles with fuel cells particularly advantageous.
  • the invention allows only the spiral elements to carry the media or additionally the areas between two nested ones Spiral elements are loaded with at least one medium.
  • the Areas between the spiral elements are then optionally over a multi-channel central feed pipe and also under Under certain circumstances, multi-channel central discharge pipe with feed and discharge lines connected.
  • the invention allows the radial width of the spiral elements can be designed differently, so that the throughput quantities can vary.
  • thermodynamic efficiency By dividing a single media stream into a larger number of spiral elements with a reduced radial width per media stream can also reduce the pressure drop while at the same time Improvement in thermodynamic efficiency can be effected.
  • the Spiral heat exchanger no complicated, especially spiral, To be welded.
  • the connections of the multi-channel profiles the central tubes are only through longitudinal seams, in particular through Welding ensured. Due to the multi-channel nature, the flow paths are short. This results in low temperature stresses.
  • it can be according to the invention may be advantageous two or more spiral heat exchangers to connect in series.
  • a performance adjustment be made during operation. So the entire facility for example when starting with a lower output and smaller ones Exchanger surfaces are operated. Only after reaching the full load situation all exchanger surfaces are switched on. Depending on the current The entire facility can then operate with the optimal efficiency. Also a shutdown a spiral heat exchanger or several spiral heat exchangers during an operation is quite possible.
  • the radially outer end sections defining overflow areas the spiral elements can be formed by deforming the multi-channel profiles his. Pipes of various cross-sections are also conceivable, however are attached to the front of the multi-channel profiles.
  • the different cross sections can be produced by deforming round tubes.
  • each medium can be in a single spiral element from the outside flow inwards and then from the inside out again or can two spiral elements can be axially placed in such a way that in one Spiral element the medium from the outside in, then over the overflow area flows into the neighboring spiral element and from there again flows from the inside out.
  • connections of the outer pipes that feed a medium on the one hand and the connections of the outer pipes that discharge a medium on the other hand are connected to each other in a media-conducting manner via ring channels.
  • the axial length is reduced.
  • the spiral elements according to claim 5 of be encased in a cylindrical housing.
  • the gap between the radially outer surfaces of the spiral elements and the inner wall of the housing is filled with a sealing material.
  • a sealing material can be a highly temperature-resistant Trade sealing material.
  • the spiral heat exchanger can at least in terms its spiral elements can be rotated about its longitudinal axis. This is e.g. then expedient if the spiral heat exchanger is used as an evaporator, for example of gasoline, as part of a so-called fuel cell to be used. It is to accelerate the evaporation effect then it makes sense to set the spiral heat exchanger in rotation. Because of the medium to be evaporated accelerates during rotation in the radial direction, associated with an increase in pressure, which in turn is synonymous with faster evaporation.
  • the spiral heat exchanger according to the invention When the spiral heat exchanger according to the invention is used as a compressor should be, especially if air is to be compressed, so becomes an acceleration due to the rotation of the entire spiral heat exchanger the air reaches in the radial direction. This is an increase pressure, which leads to faster compression of the air.
  • cold water is preferably used as the exchange medium to use.
  • the spiral heat exchanger according to the invention can stationary, i.e. operated at standstill as a pure heat exchanger become. But it is also conceivable with regard to e.g. faster and more intensive evaporation on the one hand and compression on the other perform rotary operation.
  • a compressor with an expansion device Coupled (turbine) designed spiral heat exchanger By doing In particular, air is compressed on its flow path by the compressor inner areas compressed to the radially outer areas. Of In the overflow areas, the compressed air becomes axially adjacent Spiral heat exchanger supplied radially from the outside and then attaches there again in the spiral elements from radially outside to radially inside Flow path back. At the same time, a coolant flows in the case of a turbine in the spiral elements, so in this way a turbocharger is created.
  • Another mode of operation of the spiral heat exchanger can be that heat exchange takes place between two media and at least one of these media is to be funded at the same time.
  • the features of claim 7 of particular Advantage are the features of claim 7 of particular Advantage.
  • the radially outer end portions of the Central pipes connected and in particular rotatable in a housing Spiral elements bent like a wing towards the inner wall of the housing. This creates quasi guiding surfaces.
  • heat exchange is effected on one side and on the other hand at least one of the media through the bent Guiding surfaces exposed to a pumping action and thus a certain one Goal promoted.
  • two radially adjacent, axially displaceable spiral elements one with Radial openings provided the size of the other spiral element are at least indirectly changeable. Then if the other spiral element still with spacers and these spacers with sliding feet be equipped that can slide over the radial openings, it is possible by an axial relative displacement of the two spiral elements, the Enlarge or reduce openings. In this way, in particular an advantageous mode of operation when condensing a medium be achieved.
  • the axial displaceability of at least two nested Spiral elements can also be used to create an intermediate to either condense the medium guided by the two spiral elements, wherein a cooling fluid flows in the spiral elements or it becomes between the fluid guided fluid relaxed or pumped, wherein then a higher temperature medium is guided in the spiral elements.
  • This design can be used independently whether the spiral heat exchanger is integrated in a housing or not.
  • a further advantageous embodiment of the invention is in the features characterized in claim 10. Then the central pipes point or the outer tubes of the spiral elements each have an inlet chamber and an outlet chamber, which through in the central tubes or in the outer tubes tightly inserted transverse walls are separated from each other.
  • This Design allows the respective one to be guided within a spiral element Medium from radially inside or radially outside to radially outside or radially inside and back again.
  • each transverse wall with a nose-like Projection between two the flat sides of the multi-channel profiles of the spiral elements spacing ribs that maintain a distance and form individual channels see above works especially when setting, preferably by welding, one Multi-channel profile on a central tube or on an outer tube of the projection as a centering welding gauge.
  • About the freely selectable height of the Spacer ribs can also be spiral elements with different volume throughput to be provided.
  • Overflow areas for the media can thereby according to claim 12 formed that the spacer ribs from the central tubes or extend the outer tubes up to the wedge-shaped end sections. In the wedge-shaped end sections are then no longer spacer ribs.
  • wire inserts according to the features of the claim 13 further improved. These wire inserts are used when the Multi-channel profiles inserted. They are in the range between two Spacer ribs, i.e. So in the channel area, so that then due to the resilient Preload between two spiral elements zones are created which, especially in so-called safety spiral heat exchangers, exercise their safety function.
  • Claim 15 be formed.
  • edges radially inner flat sides of the multi-channel profiles differ from the Central tubes or the outer tubes from up to the transverse edges of the end sections extending, tapering in the region of the end sections End ribs provided, and in the central longitudinal plane of the multi-channel profiles central ribs run from the central tubes or the outer tubes to the end sections.
  • Longitudinal ribs between the end ribs and the middle ribs All the ribs then act with the peripheral ribs of the adjacent spiral elements together.
  • Claim 16 be formed. After that is between the Circumferential ribs of the multi-channel profile of a spiral element on the one hand and the End ribs as well as the central rib of the multi-channel profile of the radially adjacent one Spiral element, on the other hand, integrates an insert sheet that itself from the common longitudinal axis of the spiral elements to approximately itself extends wedge-shaped tapered longitudinal sections of the circumferential ribs. An insert plate prevents the various ribs from sliding into one another. In addition, a center chicane should also be used in this embodiment to get integrated.
  • the multi-channel profiles can be divided into lengths extruded aluminum profiles.
  • the multi-channel profiles stretched there become wedge-shaped end sections then, for example, with an appropriately trained milling cutter from the Spacer ribs freed.
  • the flat sides are merged, until their front edges lie together. These front edges are after that tightly connected, especially welded.
  • the long edges of the Flat sides are sealed in the end sections, preferably welded.
  • the multi-channel profiles with circumferential ribs, end ribs, middle ribs and if necessary, longitudinal ribs can be according to the features of the claim 18 also made of extruded aluminum sections divided into lengths be educated.
  • the circumferential ribs as well the center ribs are removed in the area of the wedge-shaped end sections.
  • end portions adjacent to the peripheral ribs are chamfered in a wedge shape.
  • the length of these areas corresponds approximately to the length of the end sections.
  • the side ribs are led to the edges, however tapered in the area of the end sections.
  • the cuts and bevels can be created by milling.
  • the spacer ribs have already on the before welding Sheet steel strips a length equal to the length of a wedge-shaped end section is shorter.
  • the same situation applies to the embodiment with circumferential ribs, end ribs, central ribs and, if necessary, longitudinal ribs, which can be configured accordingly before welding.
  • the welding method can preferably be used with laser welding.
  • the spacer ribs To the in the steel sheet welded construction according to claim 19 to ensure bending of the spacer ribs over the vertical axis, it is after Claim 20 useful, the spacer ribs, especially on the radially inner longitudinal edges, preferably with wedge-shaped incisions to provide. These then close when winding. To this The spacer ribs do not become wise in the case of the spiral curvature Subjected to constraints. Need the radially outer longitudinal edges just to be slit.
  • 1 denotes a spiral heat exchanger, as it is e.g. used in automotive engineering in connection with fuel cells.
  • the spiral heat exchanger 1 comprises in a cylindrical housing 2 eight spiral elements 3 that can be seen in more detail in FIG. 2.
  • the spiral elements 3 are arranged offset to one another in the circumferential direction and axially one inside the other pushed (nested).
  • Each spiral element 3 consists of one based on FIGS. 3 and 4 explained central tube 4 and a spiral curved around the central tube 4 Multi-channel profile 5, which is also based on Figure 3 below is explained in more detail ( Figure 2).
  • the central tubes 4 of the spiral elements 3 are all on the same pitch circle 6 ( Figure 1).
  • transverse edges 7 of the spiral elements 3 facing away from the central tubes 4 are each on the surface 8 of the radially outer flat side 21 of the spiral element adjacent with respect to the central tube 4 in the direction of curvature 3 fixed by welding.
  • the spiral heat exchanger 1 has a front view according to FIG. 1 an essentially cylindrical contour.
  • the gap 10 between the radially outer surfaces 8 of the spiral elements 3 and the inner wall 11 the housing 2 is filled with a sealing material 12.
  • FIG. 3 and 4 is in each central tube 4 in a coaxial assignment an inlet chamber 13 for a medium A or B and an outlet chamber 14 trained.
  • the inlet chamber 13 and the outlet chamber 14 are separated by a transverse wall 15 with a nose-like projection 16 Cut.
  • the entry chamber 13 is connected via the end face 17 with e.g. applied to the medium A. Via the opposite end face 18 the medium A leaves the outlet chamber 14.
  • a multi-channel profile 5 is welded transversely.
  • Such one Multi-channel profile 5 can, according to the embodiment in FIG. 6, consist of one extruded aluminum profile divided to length. His Width B1 corresponds to a multiple of height H.
  • the two flat sides 21, 22 of the multi-channel profile 5 are laterally through longitudinal walls 23 and between the longitudinal walls 23 connected by spacer ribs 24. In this way, 5 individual channels 25 in two channel strands are in the multi-channel profile 45, 46 formed.
  • the individual channels 25 in the channel strand 45 are in the longitudinal slot 19 Central tube 4 with the inlet chamber 13 and in the duct 46 with the outlet chamber 14 in medium-conducting connection ( Figure 3).
  • the nose-like projection 16 formed on the transverse wall 15 is used for Welding the multi-channel profile 5 to the central tube 4 as a centering (Welding gauge) by reaching into a single channel 25.
  • the multi-channel profile 5 according to FIGS. 1 and 2 then becomes spiral curved.
  • a current filament STF of the medium A is the Flow through a spiral element 3 exemplified.
  • the medium A occurs over the End face 17 in the inlet chamber 13 and from here passes through the Longitudinal slot 19 in the channel strand 45 in the multi-channel profile 5, which with the Entry chamber 13 is connected.
  • the medium A flows through the channel line 45 and passes over the overflow area formed in the end section 9 ÜB in the channel line 46, which is connected to the outlet chamber 14 is.
  • the medium A then leaves the spiral element 3 via the end face 18 of the outlet chamber 14.
  • FIG. 5 shows a spiral element 3a in an extended position, at which the multi-channel profile 5a has a cross section as shown in FIG. 7 is shown.
  • a multichannel profile 5a extruded in this way and divided into lengths becomes processed with respect to the inner spacing ribs 24 exactly as with the Figure 3 explains.
  • the longitudinal sections lying in the area of the end section 9 35 of the lateral end ribs 30 are wedge-shaped here designed.
  • the central rib 31 is also in the region of the end section 9 away. Also the ends 47 of the circumferential ribs adjoining the central tube 4 29 beveled.
  • overflow areas are thus not only in the end sections 9 of the multi-channel profiles 5a ÜB formed for the respective media A, B, but by the Ribs 29, 30, 31 and optionally 32 also spiral channels in the Area 36 between two multi-channel profiles 5a.
  • These areas 36 act then as safety zones, for example in a safety spiral heat exchanger.
  • the regions 36 can optionally be combined with one, in particular neutral, fluid are applied.
  • FIG. 5 corresponds to that of the figure 3, so that there is no further explanation.
  • spiral elements 3a according to FIGS. 5 and 7 can thus be assigned to one another that the peripheral ribs 29 of a spiral element 3a with the terminating ribs 30, the central rib 31 and optionally the longitudinal ribs 32 of a radially adjacent spiral element 3a each in the same Cross planes run. It is also conceivable according to FIG.
  • Multi-channel profiles 5a of two adjacent spiral elements 3a in the axial direction of the spiral heat exchanger 1 are offset from one another such that the circumferential ribs 29 on the one multi-channel profile 5a are located radially on the inside Contact flat side 22 of the adjacent multi-channel profile 5a, while the finishing ribs 30, the central rib 31 and possibly the Longitudinal ribs 32 of the radially outer multichannel profile 5a are the radially outer ones Contact flat side 21 of the inner multi-channel profile 5a.
  • the central tube 4 remains unchanged.
  • the welded to the central tube 4 Multi-channel profile 5b of the spiral element 3b consists of a high temperature resistant welded sheet steel construction.
  • spacing ribs 24a are edged onto one another in the longitudinal direction Sheet steel strips 38 welded. Then this is with the spacer ribs 24a provided steel sheet strips 38 bent transversely to the multi-channel profile 5b and its longitudinal edges 39 then welded together.
  • this multi-channel profile 5b can easily spiral around a central tube 4 can be curved, are preferably the radially inner longitudinal edges 40 of the spacer ribs 24a are provided with wedge-shaped incisions 41.
  • the outer longitudinal edges 40 can also have such incisions 41 be provided.
  • FIG. 11 shows the embodiment of a in vertical partial cross section Spiral heat exchanger 1a with a total of four spiral elements 3a according to the embodiment of Figures 5 and 7.
  • the spiral heat exchanger 1a can have at least one a central baffle 48 in the form of a sheet, which in each area 44 a spiral flowing up and down Flow of a medium A or B guaranteed.
  • the areas 44 are then Via end piece 49 with feed and discharge lines that can be seen in FIG in connection.
  • FIG. 12 and 13 is an embodiment of a spiral heat exchanger in the diagram 1b recognizable, in which a Housing 2 seen two groups 50, 51 of two nested in each other Spiral elements 3c are provided.
  • the central tubes 4a of both Groups 50, 51 are separated from each other so that the central tubes 4a of the group 50 media supplied, in the radially outer overflow area Transfer from group 50 to group 51 and via the central tubes 4a of group 51 are removed again.
  • the flow of the Media is characterized by the STF current threads.
  • the design of the individual spiral elements 3c can correspond to the Embodiments described above take place.
  • the radially outer end portions 9 of the spiral elements 3c, which The overflow areas UB are defined by an approximately triangular deformation formed by circular tubes ( Figure 13).
  • the central tubes 4a are each with their end faces Connections 59, 60 connected to housings 61.
  • the housings 61 are then each with a tubular feed line 62 and a tubular one Lead 63 provided.
  • Walls 64, 65 are drawn in at the front of the housing 2.
  • the walls 64, 65 are channeled, which is due to the dash-dotted lines is illustrated.
  • the medium enters the wall 64 at 66 and reaches the wall from here 64 to the central area of the housing 2 and flows here in the group 50 radially outward between the spiral elements 3c.
  • the radially outer Area enters the medium according to the dash-dotted lines Streams STF over to group 51 and flows here between the Spiral elements 3c from the radially outer area to the radially inner area Area.
  • the medium then enters the channels of the wall 65 and flows in wall 65 radially outward and leaves housing 2 at 67.
  • a spiral heat exchanger 1c is shown in the diagram in FIG which both at the radially inner ends of the arranged in a housing 2 Spiral elements 3d as well as at the radially outer ends circular tubes 52, 53 are provided.
  • the lengths between the tubes 52 and 53 can according to Figures 3 or 5 to 13 be formed.
  • the spiral heat exchanger 1c can be of various types Operated in a manner.
  • the spiral heat exchanger 1c is to be operated as a direct current, so the media can enter the spiral elements 3d via the central tubes 52 and via the radially outer ones that define the overflow areas UB Pipes 53 are deflected.
  • the media in the spiral elements 3d can be different or identical.
  • the spiral heat exchanger 1c is operated so that the media over the radially outside lying tubes 53 enter the spiral elements 3d and over the radial central tubes 52, which then define the overflow areas be redirected.
  • the media can also be identical or different in this mode of operation his.
  • spiral heat exchanger shown in Figure 14 can 1c can be operated as a counterflow.
  • the media can be different or be identical.
  • the flow directions are in this case indicated with the STF current threads
  • a spiral heat exchanger 1d of the figures 15 and 16 illustrate that infeed and outfeed the media via the outer tubes 53 of the spiral elements 3d the outer tubes 53 are then connected to one another via ring channels 54, 55 located outside a housing 2 are connected to the media.
  • the spiral elements are 3d again divided into two groups 50, 51.
  • the spiral elements 3d of the group 50 are connected via their outer tubes 53 to the ring channel 54, while the spiral elements 3d of group 51 via their outer tubes 53 with the Ring channel 55 are connected.
  • the central tubes 52 of the spiral elements 3d are formed jointly for both groups 50 and 51, that is, here they form the overflow areas ÜB.
  • FIG. 17 shows an embodiment of a spiral heat exchanger 1e, in which the radially outer, defining the overflow areas ÜB End sections 9a of the connected to central tubes 4a and in a housing 2 to rotate about a longitudinal axis 43 spiral elements 3e Inner wall 11 of the housing 2 are bent wing-like. Arise then guiding surfaces. When the spiral elements 3e rotate about the longitudinal axis 43 can then generate heat exchange as well as through the bent end portions 9a a pumping effect can be achieved.
  • the media flow over the Central tubes 4a enter the spiral elements 3e of one group 50 from here to the wing-like bent end sections 9a transferred there to the other group 51, arrive from the end sections 9a to the other central tubes 4a and then leave the spiral heat exchanger 1e again.
  • FIGS. 18 and 19 show an embodiment of a spiral heat exchanger 1f, in which of at least two nested Spiral elements 3f, 3g one, e.g. 3f with openings 56 on the inside is provided.
  • the other spiral element 3g has spacers 57 with sliding feet 58 which can slide over the openings 56. At a axial Relativwerlagerung of the two spiral elements 3f, 3g can then the openings 56 are enlarged or reduced.
  • This variant of a spiral heat exchanger 1f is preferred in the Condensation of a medium used.
  • the flow of the media is approximately as follows: Since the spiral elements 3f, 3g are divided by a central baffle 48, the media pass from the central tubes 4a via the spiral elements 3f, 3g to the radially outer end sections 9, where they are then deflected and in the other partial area of the spiral elements 3f, 3g again flow out to the inner central tube 4a.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

Der Spiralwärmeaustauscher (1) besteht aus mehreren medienführenden Spiralelementen (3). Jedes Spiralelement (3) ist durch ein teilweise längsgeschlitztes Zentralrohr (4) mit einer stirnseitig beaufschlagbaren Eintrittskammer und einer Austrittskammer mit stirnseitigem Medienaustritt sowie durch ein im Bereich des Längsschlitzes quer an das Zentralrohr (4) angesetztes, an seinem dem Zentralrohr (4) abgewandten, einen Überströmbereich definierenden Endabschnitt (9) keilförmig gestaltetes und hier dicht verschlossenes, spiralförmig um das Zentralrohr (4) gekrümmtes Mehrkanalprofil (5) gebildet. Das Mehrkanalprofil (5) kann aus einem extrudierten und auf Länge abgeteilten Aluminiumprofil gebildet sein. Denkbar ist aber auch eine hochtemperaturbeständige Stahlblech-Schweißkonstruktion. <IMAGE>The spiral heat exchanger (1) consists of several media-carrying spiral elements (3). Each spiral element (3) is provided with a partially longitudinally slotted central tube (4) with an inlet chamber that can be acted on at the front and an outlet chamber with media outlet at the front, as well as with a crosspiece attached to the central tube (4) in the area of the longitudinal slot and facing away from the central tube (4). An end section (9) defining an overflow area is formed in a wedge-shaped and here tightly closed, multi-channel profile (5) curved spirally around the central tube (4). The multi-channel profile (5) can be formed from an extruded aluminum profile that is divided into lengths. A high-temperature resistant steel sheet welded construction is also conceivable. <IMAGE>

Description

Spiralwärmeaustauscher sind technische Einrichtungen, die bei relativ kleinem Bauvolumen einen hohen effektiven Wärmeaustausch zwischen gleichen oder unterschiedlichen Medien gestatten.Spiral heat exchangers are technical devices that are relatively small Construction volume a high effective heat exchange between the same or allow different media.

Der überwiegenden Mehrzahl der bekannten Spiralwärmeaustauscher haftet der Nachteil an (z.B. dem Spiralwärmeaustauscher der EP 0 380 419 B1), dass sie mit verhältnismäßig aufwendigen Verfahren bei komplizierten Arbeitsabläufen hergestellt und mehrdimensional geschweißt bzw. gelötet werden müssen.The vast majority of the known spiral heat exchangers are liable the disadvantage of (e.g. the spiral heat exchanger of EP 0 380 419 B1), that they use relatively expensive procedures for complicated work processes manufactured and welded or soldered multidimensionally have to.

Im Umfang der EP 0 529 819 B1 ist es aber auch schon bekannt, extrudierte Mehrkanalprofile durch spiralförmiges Wickeln zu einem Spiralwärmeaustauscher auszubilden. Bei diesem Vorschlag liegen die Medienanschlüsse zu den gekrümmten Mehrkanalprofilen einmal im Innern und einmal am Außenumfang der Spiralwärmeaustauscher. Diese Bauart erlaubt keine kompakte Gestaltung eines Spiralwärmeaustauschers und ist somit in der Anwendungsbreite beschränkt. Außerdem wird durch die außen liegenden Medienanschlüsse die Rotationssymmetrie und damit die Druckstabilität beeinträchtigt. In the scope of EP 0 529 819 B1, however, it is already known to extrude Multi-channel profiles by spiral winding to a spiral heat exchanger to train. The media connections are in this proposal to the curved multi-channel profiles once inside and once on Outer circumference of the spiral heat exchanger. This design does not allow compact design of a spiral heat exchanger and is therefore in the Limited range of applications. It is also due to the outside Media connections the rotational symmetry and thus the pressure stability impaired.

Eine weitere Eigenart der bekannten Spiralwärmeaustauscher sind ihre relativ hohen Druckabfälle. Sollen diese verringert werden, wird jedoch die Kompaktheit eingeschränkt. Auch ist eine Ausbildung dieser Spiralwärmeaustauscher als sogenannte Sicherheits-Spiralwärmeaustauscher nur mit einem außergewöhnlich hohen Aufwand möglich.Another peculiarity of the known spiral heat exchangers are their relative high pressure drops. If these are to be reduced, however, the compactness limited. This spiral heat exchanger is also designed as a so-called safety spiral heat exchanger with only one exceptionally high effort possible.

Darüberhinaus ist es in den bekannten Fällen schwierig, mehrere unterschiedliche Medienströme in einen wärmetauschenden Kontakt bringen zu können.Furthermore, in the known cases, it is difficult to use several different ones Bring media flows into a heat-exchanging contact can.

Der Erfindung liegt ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, einen Spiralwärmeaustauscher zu schaffen, der unter Vermeidung der vorstehend erwähnten Nachteile einfach aufgebaut ist und, insbesondere in der Großserienfertigung zwecks Integration in Automobile mit Brennstoffzellen, rationell und kostengünstig gefertigt werden kann.The object of the invention is based on the prior art to create a spiral heat exchanger that is avoiding of the disadvantages mentioned above is simple and, in particular in mass production for integration in automobiles with fuel cells, can be manufactured efficiently and inexpensively.

Eine Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in den Merkmalen des Patentanspruchs 1.According to the invention, this object is achieved in the features of claim 1.

Ein derartiger Spiralwärmeaustauscher umfasst mindestens zwei Spiralelemente, in denen Medien unterschiedlicher Temperatur strömen. Es können verschiedene Medien oder auch identische Medien sein. Jedes Spiralelement setzt sich aus einem teilweise längs geschlitzten Zentralrohr mit wenigstens einem stirnseitigen Medienanschluss sowie durch ein im Bereich des Längsschlitzes quer an das Zentralrohr angesetztes, spiralförmig um das Zentralrohr gekrümmtes Mehrkanalprofil zusammen, dessen Breite einem Mehrfachen der Höhe entspricht. Der dem Zentralrohr abgewandte Endabschnitt definiert einen Überströmbereich für ein Medium. Die jeweils im Wärmeaustausch stehenden Medien treten über ein Zentralrohr in ein Mehrkanalprofil ein und strömen in diesem bis zu dem Überströmbereich. Dieser kann mit dem Überströmbereich eines weiteren Spiralelements verbunden sein, das axial an das erste Spiralelement angesetzt ist. Hier strömt dann das Medium wieder von dem Überströmbereich zum Zentralrohr und aus diesem über einen stirnseitigen Medienanschluss ab. Ein Spiralelement kann aber auch durch eine entsprechende innere Gestaltung einen vom Zentralrohr zu einem Überströmbereich und von diesem Überströmbereich wieder zurück zum Zentralrohr gerichteten kompletten Strömungsweg für ein Medium besitzen.Such a spiral heat exchanger comprises at least two spiral elements, in which media of different temperatures flow. It can different media or identical media. Every spiral element is made up of a partially longitudinally slit central tube with at least a front media connection as well as one in the area of the longitudinal slot transversely attached to the central tube, spirally around the Central tube curved multi-channel profile together, the width of one Multiple times the height. The end section facing away from the central tube defines an overflow area for a medium. Each in heat exchange standing media enter a multi-channel profile through a central tube and flow in this up to the overflow area. This can be connected to the overflow area of another spiral element be axially attached to the first spiral element. Then flows here the medium again from the overflow area to the central tube and out this from an end media connection. A spiral element can but also by an appropriate inner design one from the central tube to an overflow area and from this overflow area again complete flow path directed back to the central tube for a medium have.

Unabhängig von der Gestaltung gewährleistet ein derart ausgebildeter Spiralwärmeaustauscher einen einwandfreien Wärmeaustausch zwischen den Medien in den sich innig umschließenden Spiralelementen. Die Zu- und Abführung der Medien erfolgt nur über die im Kernbereich des Spiralwärmeaustauschers liegenden Zentralrohre. Aufgrund der speziellen Gestaltung jedes Spiralelements können mehrere Spiralelemente eng ineinander geschachtelt sein und je nach Einsatzfall auch mehr als zwei Medien führen. Der Spiralwärmeaustauscher ist also äußerst kompakt gestaltet und kann bei hoher Austauschleistung vergleichsweise kleinvolumig konfiguriert werden. Dies macht den Einsatz in Automobilen mit Brennstoffzellen besonders vorteilhaft.Regardless of the design, a spiral heat exchanger designed in this way guarantees a perfect heat exchange between the Media in the intimately surrounding spiral elements. The supply and discharge The media is only supplied via the core area of the spiral heat exchanger central tubes. Because of the special design Each spiral element can have several spiral elements nested tightly one inside the other and, depending on the application, also carry more than two media. The spiral heat exchanger is therefore extremely compact and can be used high exchange performance can be configured comparatively small volume. This makes the use in automobiles with fuel cells particularly advantageous.

Die Erfindung lässt es zu, dass nur die Spiralelemente medienführend sind oder zusätzlich auch die Bereiche zwischen zwei ineinander geschachtelten Spiralelementen mit mindestens einem Medium beaufschlagt werden. Die Bereiche zwischen den Spiralelementen sind dann über einen gegebenenfalls mehrkanaligen zentralen Zuführungsstutzen und einen ebenfalls unter Umständen mehrkanaligen zentralen Abführungsstutzen mit Zu- und Ableitungen verbunden.The invention allows only the spiral elements to carry the media or additionally the areas between two nested ones Spiral elements are loaded with at least one medium. The Areas between the spiral elements are then optionally over a multi-channel central feed pipe and also under Under certain circumstances, multi-channel central discharge pipe with feed and discharge lines connected.

Des Weiteren gestattet es die Erfindung, dass die radiale Breite der Spiralelemente unterschiedlich ausgelegt werden kann, so dass auch die Durchsatzmengen variieren können.Furthermore, the invention allows the radial width of the spiral elements can be designed differently, so that the throughput quantities can vary.

Durch die Aufteilung eines einzelnen Medienstroms auf eine größere Anzahl von Spiralelementen mit dann allerdings verringerter radialer Breite pro Medienstrom kann ferner eine Reduzierung des Druckabfalls bei gleichzeitiger Verbesserung der thermodynamischen Effizienz bewirkt werden.By dividing a single media stream into a larger number of spiral elements with a reduced radial width per media stream can also reduce the pressure drop while at the same time Improvement in thermodynamic efficiency can be effected.

Da die Mehrkanalprofile seitlich geschlossen sind, brauchen stirnseitig des Spiralwärmeaustauschers keine komplizierten, insbesondere spiralförmigen, Schweißnähte gelegt zu werden. Die Anbindungen der Mehrkanalprofile an die Zentralrohre werden lediglich über Längsnähte, insbesondere durch Schweißen, sichergestellt. Aufgrund der Mehrkanaligkeit sind die Strömungswege kurz. Hieraus resultieren geringe Temperaturspannungen.Since the multi-channel profiles are closed on the side, the Spiral heat exchanger no complicated, especially spiral, To be welded. The connections of the multi-channel profiles the central tubes are only through longitudinal seams, in particular through Welding ensured. Due to the multi-channel nature, the flow paths are short. This results in low temperature stresses.

Unabhängig davon, welche Bauart zur Anwendung gelangt, kann es gemäß der Erfindung vorteilhaft sein, zwei oder mehrere Spiralwärmeaustauscher hintereinander zu schalten. Auf diese Weise kann eine Leistungsanpassung während des Betriebs vorgenommen werden. So kann die Gesamteinrichtung zum Beispiel beim Anfahren mit einer geringeren Leistung und kleineren Austauscherflächen betrieben werden. Erst nach Erreichen der Volllastsituation werden alle Austauscherflächen zugeschaltet. Je nach der momentanen Betriebssituation kann die Gesamteinrichtung dann mit dem jeweils optimalen Wirkungsgrad betrieben werden. Auch eine Wiederabschaltung eines Spiralwärmeaustauschers oder mehrerer Spiralwärmeaustauscher während eines Betriebs ist durchaus möglich.Regardless of which design is used, it can be according to the invention may be advantageous two or more spiral heat exchangers to connect in series. In this way, a performance adjustment be made during operation. So the entire facility for example when starting with a lower output and smaller ones Exchanger surfaces are operated. Only after reaching the full load situation all exchanger surfaces are switched on. Depending on the current The entire facility can then operate with the optimal efficiency. Also a shutdown a spiral heat exchanger or several spiral heat exchangers during an operation is quite possible.

Die radial außen liegenden, Überströmbereiche definierenden Endabschnitte der Spiralelemente können durch Verformung der Mehrkanalprofile gebildet sein. Denkbar sind aber auch Rohre verschienenen Querschnitts, welche stirnseitig an die Mehrkanalprofile angesetzt sind. Die verschiedenen Querschnitte können durch Verformungen von runden Rohren hergestellt werden.The radially outer end sections defining overflow areas the spiral elements can be formed by deforming the multi-channel profiles his. Pipes of various cross-sections are also conceivable, however are attached to the front of the multi-channel profiles. The different cross sections can be produced by deforming round tubes.

Eine weitere Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe wird in den Merkmalen des Patentanspruchs 2 gesehen.A further solution to the object on which the invention is based is shown in seen the features of claim 2.

Diese Bauart ist prinzipiell wie die Bauart der Lösung nach Patentanspruch 1 aufgebaut, lediglich mit dem Unterschied, dass nunmehr die Zu- und Abführung der Medien über am radial außen liegenden Umfang befindliche Außenrohre erfolgt und die Überströmbereiche radial innen liegen.This type is in principle like the type of solution according to claim 1 built up, only with the difference that now the supply and discharge the media via outer tubes located on the radially outer circumference takes place and the overflow areas are located radially inside.

Auch hierbei kann jedes Medium in einem einzigen Spiralelement von außen nach innen und dann wieder von innen nach außen strömen oder es können zwei Spiralelemente derart axial aneinandergesetzt sein, dass in dem einen Spiralelement das Medium von außen nach innen, dann über den Überströmbereich in das benachbarte Spiralelement fließt und von hier wieder von innen nach außen strömt.Again, each medium can be in a single spiral element from the outside flow inwards and then from the inside out again or can two spiral elements can be axially placed in such a way that in one Spiral element the medium from the outside in, then over the overflow area flows into the neighboring spiral element and from there again flows from the inside out.

Im Rahmen dieser Bauart ist es ferner denkbar, dass gemäß Patentanspruch 3 die ein Medium zuführenden Anschlüsse der Außenrohre einerseits und die ein Medium abführenden Anschlüsse der Außenrohre andererseits jeweils über Ringkanäle medienleitend miteinander verbunden sind. Die axiale Baulänge wird dadurch reduziert.In the context of this design, it is also conceivable that according to claim 3 the connections of the outer pipes that feed a medium on the one hand and the connections of the outer pipes that discharge a medium on the other hand are connected to each other in a media-conducting manner via ring channels. The axial length is reduced.

Die Bauart gemäß den Patentansprüchen 2 und 3 wird unter praxisnahen Gesichtspunkten insbesondere dann angewendet, wenn stirnseitig eines Spiralwärmeaustauschers in radialer Richtung ein nur begrenzter Einbauraum zur Verfügung steht.The design according to claims 2 and 3 is under practical Considerations used in particular when one on the front Spiral heat exchanger in the radial direction has only a limited installation space is available.

Eine dritte Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe wird in den Merkmalen des Patentanspruchs 4 erblickt.A third solution to the problem underlying the invention is in sees the features of claim 4.

Entsprechend dieser Ausführungsform wird ein Teil der Spiralelemente vom Zentrum her und ein anderer Teil vom radial außen liegenden Bereich her beaufschlagt. In diesem Fall werden zweckmäßig am äußeren Umfang wieder Ringkanäle vorgesehen, die mit Außenrohren verbunden sind, während die radial innen liegenden Medienanschlüsse nunmehr einen gemeinsamen, aber axial schmaler gehaltenen Zentralanschluss erhalten können. Wenn bei dieser Ausführungsform nur ein Teil der Spiralelemente von innen her beaufschlagt wird, kann der Druckverlust beim Umlenken der Medienströme an den Endabschnitten der Spiralelemente deutlich gesenkt werden. According to this embodiment, a part of the spiral elements from Center and another part from the radially outer area acted upon. In this case, it will be useful again on the outer circumference Ring channels are provided, which are connected to outer tubes during the media connections located radially inside now have a common, but can get axially narrower central connection. If at this embodiment, only a part of the spiral elements acted on from the inside pressure drop when the media flows are diverted the end portions of the spiral elements can be significantly reduced.

Falls erforderlich, können die Spiralelemente gemäß Patentanspruch 5 von einem zylinderförmigen Gehäuse ummantelt sein. Der Spalt zwischen den radial äußeren Oberflächen der Spiralelemente und der Innenwand des Gehäuses ist mit einem Dichtungsmaterial verfüllt. Je nach Einsatzfall des Spiralwärmeaustauschers kann es sich hierbei um ein hoch temperaturbeständiges Dichtungsmaterial handeln.If necessary, the spiral elements according to claim 5 of be encased in a cylindrical housing. The gap between the radially outer surfaces of the spiral elements and the inner wall of the housing is filled with a sealing material. Depending on the application of the spiral heat exchanger can be a highly temperature-resistant Trade sealing material.

Nach Patentanspruch 6 kann der Spiralwärmeaustauscher mindestens hinsichtlich seiner Spiralelemente um seine Längsachse drehbar sein. Dies ist z.B. dann zweckmäßig, wenn der Spiralwärmeaustauscher als Verdampfer, beispielsweise von Benzin, im Rahmen einer sogenannten Brennstoffzelle eingesetzt werden soll. Zur Beschleunigung des Verdampfungseffekts ist es dann sinnvoll, den Spiralwärmeaustauscher in Rotation zu versetzen. Aufgrund der Rotation erfährt das zu verdampfende Medium eine Beschleunigung in radialer Richtung, verbunden mit einer Druckzunahme, was wiederum gleichbedeutend ist mit einer schnelleren Verdampfung.According to claim 6, the spiral heat exchanger can at least in terms its spiral elements can be rotated about its longitudinal axis. This is e.g. then expedient if the spiral heat exchanger is used as an evaporator, for example of gasoline, as part of a so-called fuel cell to be used. It is to accelerate the evaporation effect then it makes sense to set the spiral heat exchanger in rotation. Because of the medium to be evaporated accelerates during rotation in the radial direction, associated with an increase in pressure, which in turn is synonymous with faster evaporation.

Mit Zielrichtung auf den Verwendungszweck Brennstoffzelle kann auf diese Weise Benzin in wesentlich kürzerer Zeit als bei einem stationären Betrieb eines Spiralwärmeaustauschers verdampfen und damit der Verdampfungsprozess erheblich beschleunigt werden.Aiming at the fuel cell's intended use, this can Gasoline in a much shorter time than in a stationary operation evaporate from a spiral heat exchanger and thus the evaporation process be significantly accelerated.

Wenn Benzin verdampft werden soll, ist es vorteilhaft, wenn als Austauschermedium Heißdampf zum Einsatz gelangt.If gasoline is to be vaporized, it is advantageous if as an exchange medium Superheated steam is used.

Wenn der Spiralwärmeaustauscher gemäß der Erfindung als Verdichter eingesetzt werden soll, insbesondere dann, wenn Luft verdichtet werden soll, so wird durch die Rotation des gesamten Spiralwärmeaustauschers eine Beschleunigung der Luft in radialer Richtung erreicht. Hiermit ist eine Zunahme des Drucks verbunden, was zu einer schnelleren Verdichtung der Luft führt.When the spiral heat exchanger according to the invention is used as a compressor should be, especially if air is to be compressed, so becomes an acceleration due to the rotation of the entire spiral heat exchanger the air reaches in the radial direction. This is an increase pressure, which leads to faster compression of the air.

Als Austauschermedium gelangt in diesem Fall vorzugsweise kaltes Wasser zur Anwendung. In this case, cold water is preferably used as the exchange medium to use.

Wie vorstehend dargelegt, kann der erfindungsgemäße Spiralwärmeaustauscher stationär, d.h. im Stillstand als reiner Wärmeaustauscher betrieben werden. Denkbar ist es aber auch im Hinblick auf eine z.B. schnellere und intensivere Verdampfung einerseits bzw. Verdichtung andererseits einen rotatorischen Betrieb durchzuführen.As stated above, the spiral heat exchanger according to the invention can stationary, i.e. operated at standstill as a pure heat exchanger become. But it is also conceivable with regard to e.g. faster and more intensive evaporation on the one hand and compression on the other perform rotary operation.

Bei einer Verwendung des Spiralwärmeaustauschers als Verdichter ist es noch von wesentlichem Interesse, dass die Luft dann in den Bereichen zwischen mindestens zwei Spiralelementen geführt wird. Am Ende dieser Strömungswege sind diese hinsichtlich mindestens einer Spiralwand geschlossen, wobei dann in den Spiralelementen ein Kühlmittel strömen kann.When using the spiral heat exchanger as a compressor it is of essential interest that the air is then in the areas between at least two spiral elements is guided. At the end of these flow paths are closed with respect to at least one spiral wall, a coolant can then flow in the spiral elements.

Auch ist es erfindungsgemäß möglich, einen Verdichter mit einem als Entspanner (Turbine) ausgelegten Spiralwärmeaustauscher zu koppeln. In dem Verdichter wird insbesondere Luft auf ihren Strömungsweg von den radial inneren Bereichen zu den radial außen liegenden Bereichen verdichtet. Von den Überströmbereichen wird dann die verdichtete Luft dem axial benachbarten Spiralwärmeaustauscher von außen radial zugeführt und legt dann dort wieder in den Spiralelementen von radial außen nach radial innen einen Strömungsweg zurück. Gleichzeitig strömt im Falle einer Turbine ein Kühlmittel in den Spiralelementen, so dass auf diese Art und Weise ein Turbolader geschaffen wird.It is also possible according to the invention to use a compressor with an expansion device Coupled (turbine) designed spiral heat exchanger. By doing In particular, air is compressed on its flow path by the compressor inner areas compressed to the radially outer areas. Of In the overflow areas, the compressed air becomes axially adjacent Spiral heat exchanger supplied radially from the outside and then attaches there again in the spiral elements from radially outside to radially inside Flow path back. At the same time, a coolant flows in the case of a turbine in the spiral elements, so in this way a turbocharger is created.

Eine weitere Betriebsweise des Spiralwärmeaustauschers kann darin bestehen, dass ein Wärmeaustausch zwischen zwei Medien stattfindet und gleichzeitig zumindest eines dieser Medien gefördert werden soll. Unter dieser Prämisse sind die Merkmale des Patentanspruchs 7 von besonderem Vorteil. Demzufolge werden die radial außen liegenden Endabschnitte der an Zentralrohre angeschlossenen und insbesondere in einem Gehäuse drehbaren Spiralelemente zur Innenwand des Gehäuses hin flügelartig abgebogen. Es entstehen auf diese Weise quasi Leitflächen. Erfolgt dann eine Rotation der Spiralelemente, wird auf der einen Seite ein Wärmeaustausch bewirkt und auf der anderen Seite wenigstens eines der Medien durch die abgebogenen Leitflächen einer Pumpwirkung ausgesetzt und damit einem bestimmten Ziel zu gefördert.Another mode of operation of the spiral heat exchanger can be that heat exchange takes place between two media and at least one of these media is to be funded at the same time. Under this Premise are the features of claim 7 of particular Advantage. As a result, the radially outer end portions of the Central pipes connected and in particular rotatable in a housing Spiral elements bent like a wing towards the inner wall of the housing. This creates quasi guiding surfaces. Then there is a rotation of the spiral elements, heat exchange is effected on one side and on the other hand at least one of the media through the bent Guiding surfaces exposed to a pumping action and thus a certain one Goal promoted.

Entsprechend den Merkmalen des Patentanspruchs 8 ist bei zwei radial benachbarten, axial gegeneinander verlagerbaren Spiralelementen eines mit Radialöffnungen versehen, die in ihrer Größe von dem anderen Spiralelement wenigstens mittelbar veränderbar sind. Wenn dann das andere Spiralelement noch mit Abstandshaltern und diese Abstandshalter mit Gleitfüßen ausgerüstet werden, die über die Radialöffnungen gleiten können, ist es durch eine axiale Relativverlagerung der beiden Spiralelemente möglicht, die Öffnungen zu vergrößern oder zu verkleinern. Auf diese Weise kann insbesondere bei der Kondensation eines Mediums eine vorteilhafte Betriebsweise erzielt werden.According to the features of claim 8, two radially adjacent, axially displaceable spiral elements one with Radial openings provided the size of the other spiral element are at least indirectly changeable. Then if the other spiral element still with spacers and these spacers with sliding feet be equipped that can slide over the radial openings, it is possible by an axial relative displacement of the two spiral elements, the Enlarge or reduce openings. In this way, in particular an advantageous mode of operation when condensing a medium be achieved.

Die axiale Verlagerbarkeit von mindestens zwei ineinander geschachtelten Spiralelementen kann darüber hinaus dazu genutzt werden, um ein zwischen den beiden Spiralelementen geführtes Medium entweder zu verdichten, wobei in den Spiralelementen ein Kühlfluid strömt oder es wird das zwischen den Spiralelementen geführte Fluid entspannt oder gepumpt, wobei dann in den Spiralelementen ein höher temperiertes Medium geführt wird.The axial displaceability of at least two nested Spiral elements can also be used to create an intermediate to either condense the medium guided by the two spiral elements, wherein a cooling fluid flows in the spiral elements or it becomes between the fluid guided fluid relaxed or pumped, wherein then a higher temperature medium is guided in the spiral elements.

Entsprechend den Merkmalen des Patentanspruchs 9 ist die Querkante des jetzt keilförmig ausgebildeten Endabschnitts eines Spiralelements auf der radial außen liegenden Flachseite des hinsichtlich des Zentralrohrs bzw. des Außenrohrs in Krümmungsrichtung benachbarten Spiralelements festgelegt, insbesondere angeschweißt. Diese Bauart kann unabhängig davon eingesetzt werden, ob der Spiralwärmeaustauscher in ein Gehäuse integriert ist oder nicht.According to the features of claim 9, the transverse edge of the now wedge-shaped end portion of a spiral element on the radially outer flat side of the with respect to the central tube or Outer tube in the direction of curvature adjacent spiral element, especially welded. This design can be used independently whether the spiral heat exchanger is integrated in a housing or not.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist in den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gekennzeichnet. Danach weisen die Zentralrohre bzw. die Außenrohre der Spiralelemente jeweils eine Eintrittskammer und eine Austrittksammer auf, die durch in die Zentralrohre bzw. in die Außenrohre dicht eingesetzte Querwände voneinander getrennt sind. Diese Bauart ermöglicht innerhalb eines Spiralelements eine Führung des jeweiligen Mediums von radial innen bzw. radial außen nach radial außen bzw. radial innen und wieder zurück.A further advantageous embodiment of the invention is in the features characterized in claim 10. Then the central pipes point or the outer tubes of the spiral elements each have an inlet chamber and an outlet chamber, which through in the central tubes or in the outer tubes tightly inserted transverse walls are separated from each other. This Design allows the respective one to be guided within a spiral element Medium from radially inside or radially outside to radially outside or radially inside and back again.

Fasst gemäß Patentanspruch 11 jede Querwand mit einem nasenartigen Vorsprung zwischen zwei die Flachseiten der Mehrkanalprofile der Spiralelemente auf Abstand haltende, Einzelkanäle bildende Distanzrippen, so wirkt insbesondere beim Festlegen, vorzugsweise durch Schweißen, eines Mehrkanalprofils an einem Zentralrohr oder an einem Außenrohr der Vorsprung als eine zentrierende Schweißlehre. Über die frei wählbare Höhe der Distanzrippen können auch Spiralelemente mit unterschiedlichem Volumendurchsatz bereitgestellt werden.According to claim 11 summarizes each transverse wall with a nose-like Projection between two the flat sides of the multi-channel profiles of the spiral elements spacing ribs that maintain a distance and form individual channels, see above works especially when setting, preferably by welding, one Multi-channel profile on a central tube or on an outer tube of the projection as a centering welding gauge. About the freely selectable height of the Spacer ribs can also be spiral elements with different volume throughput to be provided.

Die durch die keilförmigen Endabschnitte der Mehrkanalprofile definierten Überströmbereiche für die Medien können nach Patentanspruch 12 dadurch gebildet werden, dass sich die Distanzrippen von den Zentralrohren bzw. den Außenrohren aus bis zu den keilförmigen Endabschnitten erstrecken. In den keilförmigen Endabschnitten sind dann keine Distanzrippen mehr vorhanden.The defined by the wedge-shaped end sections of the multi-channel profiles Overflow areas for the media can thereby according to claim 12 formed that the spacer ribs from the central tubes or extend the outer tubes up to the wedge-shaped end sections. In the wedge-shaped end sections are then no longer spacer ribs.

Der Kontakt der Flachseiten zweier aneinander liegender Mehrkanalprofile wird mit Drahteinlagen entsprechend den Merkmalen des Patentanspruchs 13 noch weiter verbessert. Diese Drahteinlagen werden beim Krümmen der Mehrkanalprofile mit eingelegt. Sie liegen jeweils im Bereich zwischen zwei Distanzrippen, d.h. also im Kanalbereich, so dass dann aufgrund der federnden Vorspannung zwischen zwei Spiralelementen Zonen geschaffen werden, die, insbesondere bei sogenannten Sicherheits-Spiralwärmeaustauschern, ihre Sicherheitsfunktion ausüben.The contact of the flat sides of two adjacent multi-channel profiles is with wire inserts according to the features of the claim 13 further improved. These wire inserts are used when the Multi-channel profiles inserted. They are in the range between two Spacer ribs, i.e. So in the channel area, so that then due to the resilient Preload between two spiral elements zones are created which, especially in so-called safety spiral heat exchangers, exercise their safety function.

Eine andere Möglichkeit, zwischen zwei einander umfangsseitig benachbarten Spiralelementen Sicherheitszonen zu schaffen, die insbesondere bei Sicherheits-Spiralwärmeaustauschern vorteilhaft zur Geltung gelangen, wird in den Merkmalen des Patentanspruchs 14 gesehen. Danach sind auf den radial außen liegenden Flachseiten der Mehrkanalprofile sich von den Zentralrohren bzw. den Außenrohren aus bis zu den keilförmigen Endabschnitten erstreckende, an beiden Enden sich zu den Flachseiten hin keilförmig verjüngende Umfangsrippen vorgesehen. Diese Umfangsrippen begrenzen folglich ebenfalls sich in Wickelrichtung erstreckende Kanäle und üben zugleich eine Distanzfunktion zum jeweils benachbarten Spiralelement aus. Gegebenenfalls können die Sicherheitszonen zwischen zwei Spiralelementen mit wenigstens einem neutralen Medium beaufschlagt sein. Die keilförmigen Endabschnitte erleichtern hierbei die Schaffung einer zylindrischen Außenkontur des Spiralwärmeaustauschers.Another possibility, between two circumferentially adjacent Spiral elements to create security zones, particularly in the case of Safety spiral heat exchangers will come into their own seen in the features of claim 14. After that are on the radially outer flat sides of the multi-channel profiles differ from the Central tubes or the outer tubes from up to the wedge-shaped end sections extending, wedge-shaped at both ends towards the flat sides tapering circumferential ribs provided. Limit these circumferential ribs consequently also channels and extending in the winding direction also practice a distance function to the neighboring spiral element out. If necessary, the security zones between two spiral elements be charged with at least one neutral medium. The wedge-shaped end sections facilitate the creation of a cylindrical Outer contour of the spiral heat exchanger.

Die Sicherheitszonen zwischen zwei Spiralelementen können aber auch entsprechend Patentanspruch 15 ausgebildet sein. Danach sind randseitig der radial innen liegenden Flachseiten der Mehrkanalprofile sich von den Zentralrohren bzw. den Außenrohren aus bis an die Querkanten der Endabschnitte erstreckende, im Bereich der Endabschnitte sich keilförmig verjüngende Abschlussrippen vorgesehen, und in der Mittellängsebene der Mehrkanalprofile verlaufen Mittelrippen von den Zentralrohren bzw. den Außenrohren bis zu den Endabschnitten. Denkbar sind aber auch noch weitere Längsrippen zwischen den Abschlussrippen und den Mittelrippen. Alle Rippen wirken dann mit den Umfangsrippen der jeweils benachbarten Spiralelemente zusammen. Außerdem ist es bei Anwendung dieser Ausführungsform denkbar, dass zwei einander benachbarte Spiralelemente bezüglich der Längsachse des Spiralwärmeaustauschers zueinander versetzt sind, so dass die Umfangsrippen, Abschlussrippen, Mittelrippen und ggf. die Längsrippen eines Spiralelements zwischen den Rippen der jeweils benachbarten Spiralelemente an deren Flachseiten zur Anlage gelangen und die Spiralelemente so zu einem Spiralwärmeaustauscher miteinander verspannt werden. The security zones between two spiral elements can also be used accordingly Claim 15 be formed. After that are the edges radially inner flat sides of the multi-channel profiles differ from the Central tubes or the outer tubes from up to the transverse edges of the end sections extending, tapering in the region of the end sections End ribs provided, and in the central longitudinal plane of the multi-channel profiles central ribs run from the central tubes or the outer tubes to the end sections. But there are also other conceivable ones Longitudinal ribs between the end ribs and the middle ribs. All the ribs then act with the peripheral ribs of the adjacent spiral elements together. It is also using this embodiment conceivable that two mutually adjacent spiral elements with respect to the Longitudinal axis of the spiral heat exchanger are offset from each other, so that the circumferential ribs, end ribs, middle ribs and possibly the longitudinal ribs a spiral element between the ribs of the adjacent one Spiral elements come to rest on their flat sides and the spiral elements can be clamped together to form a spiral heat exchanger.

Die Sicherheitszonen zwischen zwei Spiralelementen können aber auch entsprechend Patentanspruch 16 ausgebildet sein. Danach ist zwischen die Umfangsrippen des Mehrkanalprofils eines Spiralelements einerseits und die Abschlussrippen sowie die Mittelrippe des Mehrkanalprofils des radial benachbarten Spiralelements andererseits ein Einlageblech integriert, das sich von der gemeinsamen Längsachse der Spiralelemente bis etwa zu den sich keilförmig verjüngenden Längenabschnitten der Umfangsrippen erstreckt. Ein Einlageblech verhindert das Ineinanderschieben der diversen Rippen. Außerdem sollte bei dieser Ausführungsform noch eine Mittenschikane integriert werden. Aufgrund der Mittenschikane ist auch bezüglich der Sicherheitszonen zwischen zwei Spiralelementen gewährleistet, dass ein hier eingebrachtes Medium zunächst von innen nach außen und dann wieder von außen nach innen bzw. umgekehrt strömt. Die Zu- und Abführung des Mediums erfolgt je nach Bauart eines Spiralwärmeaustauschers gemäß den Merkmalen der Patentansprüche 1 bis 4.The security zones between two spiral elements can also be used accordingly Claim 16 be formed. After that is between the Circumferential ribs of the multi-channel profile of a spiral element on the one hand and the End ribs as well as the central rib of the multi-channel profile of the radially adjacent one Spiral element, on the other hand, integrates an insert sheet that itself from the common longitudinal axis of the spiral elements to approximately itself extends wedge-shaped tapered longitudinal sections of the circumferential ribs. An insert plate prevents the various ribs from sliding into one another. In addition, a center chicane should also be used in this embodiment to get integrated. Because of the middle chicane is also regarding the Security zones between two spiral elements ensure that one Medium introduced here first from the inside out and then again flows from the outside in or vice versa. The supply and discharge of the medium depends on the design of a spiral heat exchanger the features of claims 1 to 4.

Nach Patentanspruch 17 können die Mehrkanalprofile aus auf Länge abgeteilten extrudierten Aluminiumprofilen gebildet sein. Im Bereich der späteren keilförmigen Endabschnitte werden die dort gestreckten Mehrkanalprofile dann beispielsweise mit einem entsprechend ausgebildeten Fräser von den Distanzrippen befreit. Anschließend werden die Flachseiten zusammengeführt, bis ihre Stirnkanten aneinander liegen. Diese Stirnkanten werden danach dicht verbunden, insbesondere verschweißt. Auch die Längskanten der Flachseiten werden in den Endabschnitten dicht verbunden, vorzugsweise verschweißt.According to claim 17, the multi-channel profiles can be divided into lengths extruded aluminum profiles. In the area of later the multi-channel profiles stretched there become wedge-shaped end sections then, for example, with an appropriately trained milling cutter from the Spacer ribs freed. Then the flat sides are merged, until their front edges lie together. These front edges are after that tightly connected, especially welded. The long edges of the Flat sides are sealed in the end sections, preferably welded.

Die Mehrkanalprofile mit Umfangsrippen, Abschlussrippen, Mittelrippen und ggf. Längsrippen können entsprechend den Merkmalen des Patentanspruchs 18 ebenfalls aus auf Länge abgeteilten extrudierten Aluminiumprofilen gebildet sein. In diesem Fall werden zunächst die Umfangsrippen sowie die Mittelrippen im Bereich der keilförmigen Endabschnitte entfernt. Außerdem werden den Umfangsrippen benachbarte Endabschnitte keilförmig abgeschrägt. Die Länge dieser Bereiche entspricht etwa der Länge der Endabschnitte. Die seitlichen Abschlussrippen werden bis zu den Randkanten geführt, jedoch im Bereich der Endabschnitte verjüngt. Die Kürzungen und Abschrägungen können durch Fräsen erzeugt werden.The multi-channel profiles with circumferential ribs, end ribs, middle ribs and if necessary, longitudinal ribs can be according to the features of the claim 18 also made of extruded aluminum sections divided into lengths be educated. In this case, first the circumferential ribs as well the center ribs are removed in the area of the wedge-shaped end sections. Moreover end portions adjacent to the peripheral ribs are chamfered in a wedge shape. The length of these areas corresponds approximately to the length of the end sections. The side ribs are led to the edges, however tapered in the area of the end sections. The cuts and bevels can be created by milling.

Im Rahmen des Patentanspruchs 19 wird eine hoch temperaturbeständige Stahlblech-Schweißkonstruktion beansprucht. Hierbei werden die Distanzrippen in Längsrichtung hochkant auf einen Stahlblechstreifen geschweißt. Dieser wird dann in Querrichtung zu einem Mehrkanalprofil gebogen und seine Längskanten werden anschließend wieder miteinander verschweißt.In the context of claim 19 is a high temperature resistant Sheet steel welded construction claimed. Here, the spacer ribs welded vertically on a sheet steel strip. This is then bent in the transverse direction to form a multi-channel profile its longitudinal edges are then welded together again.

Die Distanzrippen haben hierbei schon vor dem Anschweißen auf dem Stahlblechstreifen eine Länge, die um die Länge eines keilförmigen Endabschnitts kürzer ist. Derselbe Sachverhalt trifft auch für die Ausführungsform mit Umfangsrippen, Abschlussrippen, Mittelrippen und ggf. Längsrippen zu, die vor dem Anschweißen entsprechend konfiguriert werden können. Als Schweißmethode kann bevorzugt das Laserschweißen eingesetzt werden.The spacer ribs have already on the before welding Sheet steel strips a length equal to the length of a wedge-shaped end section is shorter. The same situation applies to the embodiment with circumferential ribs, end ribs, central ribs and, if necessary, longitudinal ribs, which can be configured accordingly before welding. As The welding method can preferably be used with laser welding.

Um bei der Stahlblech-Schweißkonstruktion gemäß Patentanspruch 19 das Biegen der Distanzrippen über die Hochachse zu gewährleisten, ist es nach Patentanspruch 20 zweckmäßig, die Distanzrippen, insbesondere an den radial innen liegenden Längskanten, mit vorzugsweise keilförmigen Einschnitten zu versehen. Diese schließen sich dann beim Wickeln. Auf diese Weise werden die Distanzrippen bei der spiralförmigen Krümmung keinen Zwängungen unterworfen. Die radial außen liegenden Längskanten brauchen lediglich geschlitzt zu werden.To the in the steel sheet welded construction according to claim 19 To ensure bending of the spacer ribs over the vertical axis, it is after Claim 20 useful, the spacer ribs, especially on the radially inner longitudinal edges, preferably with wedge-shaped incisions to provide. These then close when winding. To this The spacer ribs do not become wise in the case of the spiral curvature Subjected to constraints. Need the radially outer longitudinal edges just to be slit.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1
im Schema im vertikalen Querschnitt einen Spiralwärmeaustauscher;
Figur 2
im Schema in der Stirnansicht ein einzelnes Spiralelement des Spiralwärmeaustauschers der Figur 1;
Figur 3
in schematischer perspektivischer Darstellung, teilweise im Schnitt, das Spiralelement der Figur 2 in gestreckter Lage;
Figur 4
in schematischer perspektivischer Darstellung, teilweise im Schnitt, ein Zentralrohr des Spiralelements der Figuren 2 und 3;
Figur 5
in schematischer perspektivischer Darstellung, teilweise im Schnitt, eine weitere Ausführungsform eines Spiralelements in gestreckter Lage;
Figur 6
einen vertikalen Querschnitt durch die Darstellung der Figur 3 entlang der Linie VI-VI in Richtung der Pfeile Vla gesehen;
Figur 7
einen vertikalen Querschnitt durch die Darstellung der Figur 5 entlang der Linie VII-VII in Richtung der Pfeile Vlla gesehen;
Figur 8
einen Teilquerschnitt durch zwei einander benachbarte Spiralelemente entsprechend der Ausführungsform der Figuren 5 und 7;
Figur 9
einen Teilquerschnitt durch zwei einander benachbarte Spiralelemente gemäß der Ausführungsform der Figur 3 mit zusätzlichen Drahteinlagen;
Figur 10
in schematischer perspektivischer Teilansicht, teilweise im Schnitt, einen in gestreckter Lage dargestellten Längenabschnitt eines Spiralelements gemäß einer weiteren Ausführungsform;
Figur 11
einen schematischen vertikalen Teil-Querschnitt durch einen Spiralwärmeaustauscher entsprechend einer weiteren Ausführungsform;
Figur 12
im vertikalen schematischen Längsschnitt einen Spiralwärmeaustauscher gemäß einer dritten Ausführungsform;
Figur 13
eine Stirnansicht auf den Spiralwärmeaustauscher der Figur 12;
Figur 14
in schematischer Stirnansicht eine vierte Ausführungsform eines Spiralwärmeaustauschers;
Figur 15
im schematischen vertikalen Längsschnitt eine fünfte Ausführungsform eines Spiralwärmeaustauschers;
Figur 16
eine schematische Stirnansicht auf den Spiralwärmeaustauscher der Figur 15;
Figur 17
in schematischer Stirnansicht eine sechste Ausführungsform eines Spiralwärmeaustauschers und
Figur 18
im vertikalen schematischen Längsschnitt einen Ausschnitt aus einem Spiralwärmeaustauscher gemäß einer siebten Ausführungsform und
Figur 19
eine schematische Stirnansicht auf den Spiralwärmeaustauscher der Figur 18.
The invention is explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments illustrated in the drawings. Show it:
Figure 1
in the diagram in vertical cross section a spiral heat exchanger;
Figure 2
in the diagram in the front view of a single spiral element of the spiral heat exchanger of Figure 1;
Figure 3
in a schematic perspective view, partly in section, the spiral element of Figure 2 in the extended position;
Figure 4
in a schematic perspective view, partly in section, a central tube of the spiral element of Figures 2 and 3;
Figure 5
in a schematic perspective view, partly in section, a further embodiment of a spiral element in the extended position;
Figure 6
seen a vertical cross section through the representation of Figure 3 along the line VI-VI in the direction of arrows Vla;
Figure 7
seen a vertical cross section through the representation of Figure 5 along the line VII-VII in the direction of the arrows Vlla;
Figure 8
a partial cross section through two mutually adjacent spiral elements according to the embodiment of Figures 5 and 7;
Figure 9
a partial cross section through two adjacent spiral elements according to the embodiment of Figure 3 with additional wire inserts;
Figure 10
in a schematic perspective partial view, partly in section, a length section of a spiral element shown in a stretched position according to a further embodiment;
Figure 11
a schematic vertical partial cross section through a spiral heat exchanger according to another embodiment;
Figure 12
in a vertical schematic longitudinal section a spiral heat exchanger according to a third embodiment;
Figure 13
an end view of the spiral heat exchanger of Figure 12;
Figure 14
a fourth embodiment of a spiral heat exchanger in a schematic front view;
Figure 15
in a schematic vertical longitudinal section a fifth embodiment of a spiral heat exchanger;
Figure 16
a schematic front view of the spiral heat exchanger of Figure 15;
Figure 17
a schematic front view of a sixth embodiment of a spiral heat exchanger and
Figure 18
in the vertical schematic longitudinal section a section of a spiral heat exchanger according to a seventh embodiment and
Figure 19
is a schematic end view of the spiral heat exchanger of Figure 18.

In der Figur 1 ist mit 1 ein Spiralwärmeaustauscher bezeichnet, wie er z.B. im Automobilbau im Zusammenhang mit Brennstoffzellen zum Einsatz gelangt.In FIG. 1, 1 denotes a spiral heat exchanger, as it is e.g. used in automotive engineering in connection with fuel cells.

Der Spiralwärmeaustauscher 1 umfasst in einem zylindrischen Gehäuse 2 acht aus der Figur 2 näher erkennbare Spiralelemente 3. Die Spiralelemente 3 sind in Umfangsrichtung zueinander versetzt angeordnet und axial ineinander geschoben (geschachtelt).The spiral heat exchanger 1 comprises in a cylindrical housing 2 eight spiral elements 3 that can be seen in more detail in FIG. 2. The spiral elements 3 are arranged offset to one another in the circumferential direction and axially one inside the other pushed (nested).

Jedes Spiralelement 3 besteht aus einem anhand der Figuren 3 und 4 näher erläuterten Zentralrohr 4 sowie einem spiralförmig um das Zentralrohr 4 gekrümmten Mehrkanalprofil 5, das ebenfalls anhand der Figur 3 nachstehend noch näher erläutert wird (Figur 2). Die Zentralrohre 4 der Spiralelemente 3 liegen alle auf demselben Teilkreis 6 (Figur 1).Each spiral element 3 consists of one based on FIGS. 3 and 4 explained central tube 4 and a spiral curved around the central tube 4 Multi-channel profile 5, which is also based on Figure 3 below is explained in more detail (Figure 2). The central tubes 4 of the spiral elements 3 are all on the same pitch circle 6 (Figure 1).

Die den Zentralrohren 4 abgewandten Querkanten 7 der Spiralelemente 3 sind jeweils auf der Oberfläche 8 der radial außen liegenden Flachseite 21 des hinsichtlich des Zentralrohrs 4 in Krümmungsrichtung benachbarten Spiralelements 3 durch Schweißung festgelegt.The transverse edges 7 of the spiral elements 3 facing away from the central tubes 4 are each on the surface 8 of the radially outer flat side 21 of the spiral element adjacent with respect to the central tube 4 in the direction of curvature 3 fixed by welding.

Dadurch, dass die Endabschnitte 9 der Spiralelemente 3 keilförmig gestaltet sind, weist der Spiralwärmeaustauscher 1 in der Stirnansicht gemäß Figur 1 eine im wesentlichen zylindrische Kontur auf. Der Spalt 10 zwischen den radial äußeren Oberflächen 8 der Spiralelemente 3 und der Innenwand 11 des Gehäuses 2 ist mit einem Dichtungsmaterial 12 verfüllt.Characterized in that the end sections 9 of the spiral elements 3 are wedge-shaped are, the spiral heat exchanger 1 has a front view according to FIG. 1 an essentially cylindrical contour. The gap 10 between the radially outer surfaces 8 of the spiral elements 3 and the inner wall 11 the housing 2 is filled with a sealing material 12.

Wie in Figur 1 durch Punkte bzw. Kreuze dargestellt, sind jeweils vier Zentralrohre 4 mit dem Medium A und die anderen vier Zentralrohre 4 mit dem Medium B beaufschlagt. Die Medien A und B liegen auf unterschiedlichen Temperaturniveaus. Außerdem soll durch die Punkte und Kreuze ein Gegenstromprinzip veranschaulicht werden.As shown in Figure 1 by dots or crosses, there are four Central tubes 4 with the medium A and the other four central tubes 4 with applied to the medium B. Media A and B are on different media Temperature levels. In addition, the dots and crosses should Counterflow principle can be illustrated.

Ausweislich der Figuren 3 und 4 ist in jedem Zentralrohr 4 in koaxialer Zuordnung eine Eintrittskammer 13 für ein Medium A oder B und eine Austrittskammer 14 ausgebildet. Die Eintrittskammer 13 und die Austrittskammer 14 sind durch eine Querwand 15 mit einem nasenartigen Vorsprung 16 voneinander getrennt. Die Eintrittskammer 13 wird über die Stirnseite 17 mit z.B. dem Medium A beaufschlagt. Über die gegenüberliegende Stirnseite 18 verlässt das Medium A die Austrittskammer 14.According to Figures 3 and 4 is in each central tube 4 in a coaxial assignment an inlet chamber 13 for a medium A or B and an outlet chamber 14 trained. The inlet chamber 13 and the outlet chamber 14 are separated by a transverse wall 15 with a nose-like projection 16 Cut. The entry chamber 13 is connected via the end face 17 with e.g. applied to the medium A. Via the opposite end face 18 the medium A leaves the outlet chamber 14.

Des Weiteren ist aus den Figuren 3 und 4 ersichtlich, dass das Zentralrohr 4 im Bereich der Eintrittskammer 13 und der Austrittskammer 14 mit einem Längsschlitz 19 versehen ist, der sich nicht über die gesamte Länge des Zentralrohrs 4 erstreckt. It can also be seen from FIGS. 3 and 4 that the central tube 4 in the area of the inlet chamber 13 and the outlet chamber 14 with a Longitudinal slot 19 is provided, which does not extend over the entire length of the Central tube 4 extends.

An den mit dem Längsschlitz 19 versehenen Umfangsbereich 20 des Zentralrohrs 4 wird ein Mehrkanalprofil 5 quer angeschweißt. Ein solches Mehrkanalprofil 5 kann gemäß der Ausführungsform der Figur 6 aus einem auf Länge abgeteilten extrudierten Aluminiumprofil gebildet sein. Seine Breite B1 entspricht einem Mehrfachen der Höhe H. Die beiden Flachseiten 21, 22 des Mehrkanalprofils 5 sind seitlich durch Längswände 23 und zwischen den Längswänden 23 durch Distanzrippen 24 miteinander verbunden. Auf diese Weise werden im Mehrkanalprofil 5 Einzelkanäle 25 in zwei Kanalsträngen 45, 46 gebildet.At the circumferential area 20 of the longitudinal slot 19 provided Central tube 4, a multi-channel profile 5 is welded transversely. Such one Multi-channel profile 5 can, according to the embodiment in FIG. 6, consist of one extruded aluminum profile divided to length. His Width B1 corresponds to a multiple of height H. The two flat sides 21, 22 of the multi-channel profile 5 are laterally through longitudinal walls 23 and between the longitudinal walls 23 connected by spacer ribs 24. In this way, 5 individual channels 25 in two channel strands are in the multi-channel profile 45, 46 formed.

Die Einzelkanäle 25 im Kanalstrang 45 stehen über den Längsschlitz 19 im Zentralrohr 4 mit der Eintrittskammer 13 und im Kanalstrang 46 mit der Austrittskammer 14 in mediumleitender Verbindung (Figur 3).The individual channels 25 in the channel strand 45 are in the longitudinal slot 19 Central tube 4 with the inlet chamber 13 and in the duct 46 with the outlet chamber 14 in medium-conducting connection (Figure 3).

Der an der Querwand 15 ausgebildete nasenartige Vorsprung 16 dient beim Anschweißen des Mehrkanalprofils 5 an das Zentralrohr 4 als Zentrierung (Schweißlehre), indem er in einen Einzelkanal 25 fasst.The nose-like projection 16 formed on the transverse wall 15 is used for Welding the multi-channel profile 5 to the central tube 4 as a centering (Welding gauge) by reaching into a single channel 25.

Der dem Zentralrohr 4 abgewandte Endabschnitt 9 des Mehrkanalprofils 5 ist keilförmig gestaltet. Zu diesem Zweck werden die Längenabschnitte der Distanzrippen 24 in diesem Endabschnitt 9 weggefräst. Es verbleiben die Enden der Flachseiten 21, 22 und keilförmige Seitenwandbereiche 26. Dann wird das Ende der Flachseite 21 gemäß dem Pfeil PF in Figur 3 in Richtung auf das Ende der anderen Flachseite 22 abgebogen. Anschließend werden die Stirnkanten 27 der Flachseiten 21, 22 zur Querkante 7 und die Seitenkanten 28 mit den Seitenwandbereichen 26 verschweißt.The end section 9 of the multi-channel profile 5 facing away from the central tube 4 wedge-shaped. For this purpose the lengths of the Spacer ribs 24 are milled away in this end section 9. There remain Ends of flat sides 21, 22 and wedge-shaped side wall regions 26. Then the end of the flat side 21 according to the arrow PF in Figure 3 in the direction bent to the end of the other flat side 22. Then be the front edges 27 of the flat sides 21, 22 to the transverse edge 7 and the side edges 28 welded to the side wall regions 26.

Danach wird das Mehrkanalprofil 5 gemäß den Figuren 1 und 2 spiralförmig gekrümmt.The multi-channel profile 5 according to FIGS. 1 and 2 then becomes spiral curved.

Anhand der Figur 3 und eines Stromfadens STF des Mediums A ist die Durchströmung eines Spiralelements 3 beispielhaft verdeutlicht. Hierbei wird unterstellt, dass das gestreckt veranschaulichte Spiralelement 3 der Figur 3 entsprechend Figur 2 spiralförmig gekrümmt ist. Das Medium A tritt über die Stirnseite 17 in die Eintrittskammer 13 ein und gelangt von hier aus über den Längsschlitz 19 in den Kanalstrang 45 im Mehrkanalprofil 5, welcher mit der Eintrittskammer 13 verbunden ist. Das Medium A durchströmt den Kanalstrang 45 und tritt über den im Endabschnitt 9 ausgebildeten Überströmbereich ÜB in den Kanalstrang 46 ein, der mit der Austrittskammer 14 verbunden ist. Das Medium A verlässt das Spiralelement 3 dann über die Stirnseite 18 der Austrittskammer 14.3 and a current filament STF of the medium A is the Flow through a spiral element 3 exemplified. Here will assumes that the stretched spiral element 3 of FIG. 3 corresponding to Figure 2 is spirally curved. The medium A occurs over the End face 17 in the inlet chamber 13 and from here passes through the Longitudinal slot 19 in the channel strand 45 in the multi-channel profile 5, which with the Entry chamber 13 is connected. The medium A flows through the channel line 45 and passes over the overflow area formed in the end section 9 ÜB in the channel line 46, which is connected to the outlet chamber 14 is. The medium A then leaves the spiral element 3 via the end face 18 of the outlet chamber 14.

Die Figur 5 zeigt ein Spiralelement 3a in wiederum gestreckter Lage, bei welchem das Mehrkanalprofil 5a einen Querschnitt aufweist, wie er in Figur 7 dargestellt ist. Das heißt, es handelt sich ebenfalls um ein zunächst extrudiertes und dann auf Länge abgeteiltes Aluminiumprofil, das sowohl auf den im Einbauzustand radial außen liegenden Flachseiten 21 Umfangsrippen 29 als auch auf den radial innen liegenden Flachseiten 22 seitliche Abschlussrippen 30, eine Mittelrippe 31 in der Mittellängsebene und ggf. zwischen den Abschlussrippen 30 und der Mittelrippe 31 weitere Längsrippen 32 aufweist.FIG. 5 shows a spiral element 3a in an extended position, at which the multi-channel profile 5a has a cross section as shown in FIG. 7 is shown. This means that it is also an extruded one at first and then aluminum profile divided to length, which fits both on the In the installed state, radially outer flat sides 21 have circumferential ribs 29 and on the radially inner flat sides 22 lateral end ribs 30, a central rib 31 in the central longitudinal plane and possibly between the End ribs 30 and the central rib 31 has further longitudinal ribs 32.

Ein derart extrudiertes und auf Länge abgeteiltes Mehrkanalprofil 5a wird hinsichtlich der inneren Distanzrippen 24 genauso bearbeitet wie anhand der Figur 3 erläutert. Ferner werden die Umfangsrippen 29 im Bereich des Endabschnitts 9 komplett entfernt und in einem daneben liegenden Bereich 33, dessen Länge etwa der Länge des Endabschnitts 9 entspricht, bei 34 keilförmig ausgebildet. Die im Bereich des Endabschnitts 9 liegenden Längenabschnitte 35 der seitlichen Abschlussrippen 30 werden hier keilförmig gestaltet. Die Mittelrippe 31 wird ebenfalls im Bereich des Endabschnitts 9 entfernt. Auch die an das Zentralrohr 4 grenzenden Enden 47 der Umfangsrippen 29 werden abgeschrägt.A multichannel profile 5a extruded in this way and divided into lengths becomes processed with respect to the inner spacing ribs 24 exactly as with the Figure 3 explains. Furthermore, the circumferential ribs 29 in the region of the end section 9 completely removed and in an adjacent area 33, whose length corresponds approximately to the length of the end section 9, wedge-shaped at 34 educated. The longitudinal sections lying in the area of the end section 9 35 of the lateral end ribs 30 are wedge-shaped here designed. The central rib 31 is also in the region of the end section 9 away. Also the ends 47 of the circumferential ribs adjoining the central tube 4 29 beveled.

Nachdem die Flachseiten 21, 22 mit ihren Stirnkanten 27 aneinander geführt sind, werden die Stirnkanten 27 zu den Querkanten 7 und die Seitenkanten 28 mit den Seitenwandbereichen 26 verschweißt. Im Anschluss daran wird das Mehrkanalprofil 5a mit dem Zentralrohr 4 zum Spiralelement 3a verschweißt und dann spiralförmig gekrümmt.After the flat sides 21, 22 are brought together with their end edges 27 are the front edges 27 to the transverse edges 7 and the side edges 28 welded to the side wall regions 26. Following that the multi-channel profile 5a is welded to the central tube 4 to form the spiral element 3a and then curved spirally.

Liegen z.B. gemäß Figur 11 zwei Spiralelemente 3a radial nebeneinander, so werden nicht nur in den Endabschnitten 9 der Mehrkanalprofile 5a Überströmbereiche ÜB für die jeweiligen Medien A, B gebildet, sondern durch die Rippen 29, 30, 31 und gegebenenfalls 32 auch spiralförmige Kanäle im Bereich 36 zwischen zwei Mehrkanalprofilen 5a. Diese Bereiche 36 wirken dann als Sicherheitszonen, beispielsweise bei einem Sicherheits-Spiralwärmeaustauscher. Die Bereiche 36 können gegebenenfalls mit einem, insbesondere neutralen, Fluid beaufschlagt werden.Lying e.g. 11 two spiral elements 3a radially next to each other, overflow areas are thus not only in the end sections 9 of the multi-channel profiles 5a ÜB formed for the respective media A, B, but by the Ribs 29, 30, 31 and optionally 32 also spiral channels in the Area 36 between two multi-channel profiles 5a. These areas 36 act then as safety zones, for example in a safety spiral heat exchanger. The regions 36 can optionally be combined with one, in particular neutral, fluid are applied.

Ansonsten entspricht die Ausführungsform der Figur 5 derjenigen der Figur 3, so dass von einer nochmaligen Erläuterung Abstand genommen wird.Otherwise, the embodiment of FIG. 5 corresponds to that of the figure 3, so that there is no further explanation.

Die Spiralelemente 3a gemäß den Figuren 5 und 7 können so einander zugeordnet werden, dass die Umfangsrippen 29 eines Spiralelements 3a mit den Abschlussrippen 30, der Mittelrippe 31 und gegebenenfalls den Längsrippen 32 eines radial benachbarten Spiralelements 3a jeweils in denselben Querebenen verlaufen. Vorstellbar ist aber auch gemäß Figur 8, dass die Mehrkanalprofile 5a von zwei benachbarten Spiralelementen 3a in Achsrichtung des Spiralwärmeaustauschers 1 so zueinander versetzt sind, dass die Umfangsrippen 29 an dem einen Mehrkanalprofil 5a die radial innen liegende Flachseite 22 des benachbarten Mehrkanalprofils 5a kontaktieren, während die Abschlussrippen 30, die Mittelrippe 31 und gegebenenfalls die Längsrippen 32 des radial äußeren Mehrkanalprofils 5a die radial außen liegende Flachseite 21 des inneren Mehrkanalprofils 5a kontaktieren.The spiral elements 3a according to FIGS. 5 and 7 can thus be assigned to one another that the peripheral ribs 29 of a spiral element 3a with the terminating ribs 30, the central rib 31 and optionally the longitudinal ribs 32 of a radially adjacent spiral element 3a each in the same Cross planes run. It is also conceivable according to FIG. 8 that the Multi-channel profiles 5a of two adjacent spiral elements 3a in the axial direction of the spiral heat exchanger 1 are offset from one another such that the circumferential ribs 29 on the one multi-channel profile 5a are located radially on the inside Contact flat side 22 of the adjacent multi-channel profile 5a, while the finishing ribs 30, the central rib 31 and possibly the Longitudinal ribs 32 of the radially outer multichannel profile 5a are the radially outer ones Contact flat side 21 of the inner multi-channel profile 5a.

Statt der Rippenkonstruktion gemäß den Figuren 5 und 7 kann aber auch eine Bauart zur Anwendung gelangen, die aus einer Kombination der Gestaltung gemäß den Figuren 3 und 9 besteht. Hierbei ist anhand der Figur 9 zu erkennen, dass zwischen zwei radial einander benachbarten Spiralelementen 3 in den Bereichen der Einzelkanäle 25 der Mehrkanalprofile 5 sich von den Zentralrohren 4 aus bis zu den Endabschnitten 9 erstreckende Drahteinlagen 37 vorgesehen sind. Bei der Montage der Spiralelemente 3 werden folglich die Drahteinlagen 37 so gespannt, dass die radial innen und radial außen liegenden Flachseiten 22, 21 wellenförmig verformt werden, um so eine innige metallische Berührung (Wärmeleitung) unter Vorspannung zu bewirken.Instead of the rib construction according to FIGS. 5 and 7, however, can also a design can be used, which consists of a combination of Design according to Figures 3 and 9 exists. Here is based on the figure 9 to recognize that between two radially adjacent spiral elements 3 in the areas of the individual channels 25 of the multi-channel profiles 5 extending from the central tubes 4 to the end sections 9 Wire inserts 37 are provided. When installing the spiral elements 3 consequently, the wire inlays 37 are stretched so that the radially inside and radially outer flat sides 22, 21 are deformed in an undulating manner such an intimate metallic contact (heat conduction) under pre-tension cause.

Die in der Figur 3 in gestreckter Lage schematisch veranschaulichte Ausführungsform eines Spiralelements 3 kann aber auch gemäß der Ausführungsform der Figur 10 hergestellt sein.The embodiment schematically illustrated in the extended position in FIG. 3 a spiral element 3 can also according to the embodiment of Figure 10 be made.

Das Zentralrohr 4 bleibt hierbei unverändert. Das an das Zentralrohr 4 geschweißte Mehrkanalprofil 5b des Spiralelements 3b besteht aus einer hochtemperaturbeständigen Stahlblech-Schweißkonstruktion.The central tube 4 remains unchanged. The welded to the central tube 4 Multi-channel profile 5b of the spiral element 3b consists of a high temperature resistant welded sheet steel construction.

Zunächst werden Distanzrippen 24a in Längsrichtung hochkant auf einen Stahlblechstreifen 38 geschweißt. Danach wird dieser mit den Distanzrippen 24a versehene Stahlblechstreifen 38 quer zu dem Mehrkanalprofil 5b gebogen und seine Längskanten 39 dann miteinander verschweißt.First, spacing ribs 24a are edged onto one another in the longitudinal direction Sheet steel strips 38 welded. Then this is with the spacer ribs 24a provided steel sheet strips 38 bent transversely to the multi-channel profile 5b and its longitudinal edges 39 then welded together.

Damit dieses Mehrkanalprofil 5b problemlos spiralförmig um ein Zentralrohr 4 gekrümmt werden kann, sind bevorzugt die radial innen liegenden Längskanten 40 der Distanzrippen 24a mit keilförmigen Einschnitten 41 versehen. Die außen liegenden Längskanten 40 können ebenfalls mit solchen Einschnitten 41 versehen sein.So that this multi-channel profile 5b can easily spiral around a central tube 4 can be curved, are preferably the radially inner longitudinal edges 40 of the spacer ribs 24a are provided with wedge-shaped incisions 41. The outer longitudinal edges 40 can also have such incisions 41 be provided.

Bei der Ausführungsform der Figur 10 bleiben an dem dem nicht dargestellten Zentralrohr 4 abgewandten Ende des Mehrkanalprofils 5b die im Bereich des hier nicht näher dargestellten keilförmigen Endabschnitts 9 liegenden inneren Oberflächen frei von Distanzrippen 24a. Das heißt, die Distanzrippen 24a können vor dem Anschweißen genau auf Länge fixiert werden.In the embodiment of FIG. 10, that which is not shown remains Central tube 4 facing away from the end of the multi-channel profile 5b in the area of the wedge-shaped end section 9 not shown here inner surfaces free of spacer ribs 24a. That is, the spacer ribs 24a can be fixed exactly to length before welding.

Dasselbe trifft zu, wenn die Ausführungsform gemäß Figur 10 durch Umfangsrippen 29, Abschlussrippen 30, eine Mittelrippe 31 und gegebenenfalls Längsrippen 32 ergänzt wird, wie sie anhand der Figuren 5 und 7 geschildert worden ist. Diese Rippen 29-32 können dann direkt beim Schweißen der Ausführungsform der Figur 10 mit festgelegt werden. Sie sind vorab längenmäßig konfiguriert. Das Schweißen erfolgt bevorzugt mittels Laserstrahlen.The same applies if the embodiment according to FIG. 10 by circumferential ribs 29, end ribs 30, a central rib 31 and optionally Longitudinal ribs 32 are supplemented, as described with reference to FIGS. 5 and 7 has been. These ribs 29-32 can then be used directly when welding Embodiment of Figure 10 can be determined with. They are lengthwise in advance configured. The welding is preferably carried out using laser beams.

Die Figur 11 zeigt im vertikalen Teil-Querschnitt die Ausführungsform eines Spiralwärmeaustauschers 1a mit insgesamt vier Spiralelementen 3a gemäß der Ausführungsform der Figuren 5 und 7.FIG. 11 shows the embodiment of a in vertical partial cross section Spiral heat exchanger 1a with a total of four spiral elements 3a according to the embodiment of Figures 5 and 7.

Zusätzlich ist zwischen die Umfangsrippen 29 eines Spiralelements 3a einerseits und die Abschlussrippen 30 sowie die Mittelrippe 31 und gegebenenfalls auch der weiteren Längsrippen 32 des radial benachbarten Spiralelements 3a andererseits ein Einlageblech 42 integriert. Dieses Einlageblech 42 erstreckt sich von der gemeinsamen Längsachse 43 der Spiralelemente 3a bis etwa zu den sich keilförmig verjüngenden Längenabschnitten 34 der Umfangsrippen 29 (siehe auch Figur 5).In addition, between the circumferential ribs 29 of a spiral element 3a on the one hand and the end ribs 30 and the central rib 31 and, if appropriate also the further longitudinal ribs 32 of the radially adjacent spiral element 3a, on the other hand, integrates an insert plate 42. This insert sheet 42 extends from the common longitudinal axis 43 of the spiral elements 3a up to approximately the wedge-shaped tapering longitudinal sections 34 of FIG Circumferential ribs 29 (see also Figure 5).

Die Bereiche 44 zwischen zwei Einlageblechen 42 werden somit ebenfalls abgeschottet.The areas 44 between two insert sheets 42 are thus also sealed off.

Auch kann, wie die Figur 11 zeigt, der Spiralwärmeaustauscher 1a von mindestens einer Mittenschikane 48 in Form eines Blechs durchzogen sein, welche in jedem Bereich 44 einen spiralförmig auf- und abwärts strömenden Fluss eines Mediums A oder B gewährleistet. Die Bereiche 44 stehen dann über aus der Figur 1 erkennbare stirnseitige Stutzen 49 mit Zu- und Ableitungen in Verbindung.Also, as FIG. 11 shows, the spiral heat exchanger 1a can have at least one a central baffle 48 in the form of a sheet, which in each area 44 a spiral flowing up and down Flow of a medium A or B guaranteed. The areas 44 are then Via end piece 49 with feed and discharge lines that can be seen in FIG in connection.

Aus den Figuren 12 und 13 ist im Schema eine Ausführungsform eines Spiralwärmeaustauschers 1b erkennbar, bei welcher in Längsrichtung eines Gehäuses 2 gesehen zwei Gruppen 50, 51 von jeweils zwei ineinander geschachtelten Spiralelementen 3c vorgesehen sind. Die Zentralrohre 4a beider Gruppen 50, 51 sind voneinander getrennt, so dass über die Zentralrohre 4a der Gruppe 50 Medien zugeführt, im radial äußeren Überströmbereich ÜB von der Gruppe 50 in die Gruppe 51 überführt und über die Zentralrohre 4a der Gruppe 51 wieder abgeführt werden. Der Strömungsverlauf der Medien ist durch die Stromfäden STF gekennzeichnet.From the figures 12 and 13 is an embodiment of a spiral heat exchanger in the diagram 1b recognizable, in which a Housing 2 seen two groups 50, 51 of two nested in each other Spiral elements 3c are provided. The central tubes 4a of both Groups 50, 51 are separated from each other so that the central tubes 4a of the group 50 media supplied, in the radially outer overflow area Transfer from group 50 to group 51 and via the central tubes 4a of group 51 are removed again. The flow of the Media is characterized by the STF current threads.

Die Ausgestaltung der einzelnen Spiralelemente 3c kann entsprechend den vorstehend geschilderten Ausführungsformen erfolgen.The design of the individual spiral elements 3c can correspond to the Embodiments described above take place.

Die radial außen liegenden Endabschnitte 9 der Spiralelemente 3c, welche die Überströmbereiche ÜB definieren, sind durch eine etwa dreieckige Verformung von kreisrunden Rohren gebildet (Figur 13).The radially outer end portions 9 of the spiral elements 3c, which The overflow areas UB are defined by an approximately triangular deformation formed by circular tubes (Figure 13).

Anhand der Figuren 12 und 13 ist ferner in strichpunktierter Linienführung beispielsweise veranschaulicht, wie die Gestaltung und die Betriebsweise des Spiralwärmeaustauschers 1b verwirklicht werden kann, wenn in den Spiralelementen 3c ein Medium und ein anderes Medium zwischen den Spiralelementen 3c im gegenseitigen Wärmeaustausch strömt.With reference to Figures 12 and 13 is also in dash-dotted lines for example, illustrates how the design and operation of the spiral heat exchanger 1b can be realized if in the Spiral elements 3c a medium and another medium between the Spiral elements 3c flows in mutual heat exchange.

Zu diesem Zweck sind die Zentralrohre 4a jeweils mit ihren stirnseitigen Anschlüssen 59, 60 mit Gehäusen 61 verbunden. Die Gehäuse 61 sind dann jeweils mit einer rohrförmigen Zuleitung 62 sowie einer rohrförmigen Ableitung 63 versehen.For this purpose, the central tubes 4a are each with their end faces Connections 59, 60 connected to housings 61. The housings 61 are then each with a tubular feed line 62 and a tubular one Lead 63 provided.

Stirnseitig des Gehäuses 2 sind Wände 64, 65 eingezogen. Die Wände 64, 65 sind kanalisiert, was durch die strichpunktierte Linienführung veranschaulicht ist.Walls 64, 65 are drawn in at the front of the housing 2. The walls 64, 65 are channeled, which is due to the dash-dotted lines is illustrated.

Das Medium tritt bei 66 in die Wand 64 ein, gelangt von hier aus in der Wand 64 zu dem mittleren Bereich des Gehäuses 2 und strömt hier in der Gruppe 50 zwischen den Spiralelementen 3c radial nach außen. Im radial äußeren Bereich tritt das Medium gemäß den strichpunktiert eingezeichneten Stromfäden STF zur Gruppe 51 über und strömt hier zwischen den Spiralelementen 3c vom radial äußeren Bereich in den radial inneren Bereich. Hier tritt dann das Medium in die Kanäle der Wand 65 ein, strömt in der Wand 65 radial nach außen und verlässt das Gehäuse 2 bei 67. The medium enters the wall 64 at 66 and reaches the wall from here 64 to the central area of the housing 2 and flows here in the group 50 radially outward between the spiral elements 3c. In the radially outer Area enters the medium according to the dash-dotted lines Streams STF over to group 51 and flows here between the Spiral elements 3c from the radially outer area to the radially inner area Area. Here the medium then enters the channels of the wall 65 and flows in wall 65 radially outward and leaves housing 2 at 67.

Die vorstehend anhand der Figuren 12 und 13 geschilderte Betriebsweise ist selbstverständlich auch mit den anderen Bauarten in angepasster Form denkbar.The mode of operation described above with reference to FIGS. 12 and 13 is of course also with the other types in an adapted form conceivable.

In der Figur 14 ist im Schema ein Spiralwärmeaustauscher 1c dargestellt, bei welchem sowohl an den radial inneren Enden der in einem Gehäuse 2 angeordneten Spiralelemente 3d als auch an den radial außen liegenden Enden kreisrunde Rohre 52, 53 vorgesehen sind. Die Längenabschnitte zwischen den Rohren 52 und 53 können entsprechend den Figuren 3 oder 5 bis 13 ausgebildet sein. Der Spiralwärmeaustauscherr 1c kann in verschiedener Weise betrieben werden.A spiral heat exchanger 1c is shown in the diagram in FIG which both at the radially inner ends of the arranged in a housing 2 Spiral elements 3d as well as at the radially outer ends circular tubes 52, 53 are provided. The lengths between the tubes 52 and 53 can according to Figures 3 or 5 to 13 be formed. The spiral heat exchanger 1c can be of various types Operated in a manner.

Soll der Spiralwärmeaustauscher 1c als Gleichströmer betrieben werden, so können die Medien über die Zentralrohre 52 in die Spiralelemente 3d eintreten und über die radial außen liegenden, die Überströmbereiche ÜB definierenden Rohre 53 umgelenkt werden. Die Medien in den Spiralelementen 3d können unterschiedlich oder identisch sein.If the spiral heat exchanger 1c is to be operated as a direct current, so the media can enter the spiral elements 3d via the central tubes 52 and via the radially outer ones that define the overflow areas UB Pipes 53 are deflected. The media in the spiral elements 3d can be different or identical.

Es ist aber auch vorstellbar, dass bei einem Gleichströmer der Spiralwärmeaustauscher 1c so betrieben wird, dass die Medien über die radial außen liegenden Rohre 53 in die Spiralelemente 3d eintreten und über die radial innen liegenden, dann die Überströmbereiche definierenden Zentralrohre 52 umgelenkt werden.However, it is also conceivable that in the case of a direct current, the spiral heat exchanger 1c is operated so that the media over the radially outside lying tubes 53 enter the spiral elements 3d and over the radial central tubes 52, which then define the overflow areas be redirected.

Auch bei dieser Betriebsweise können die Medien identisch oder unterschiedlich sein.The media can also be identical or different in this mode of operation his.

Des Weiteren kann der in der Figur 14 dargestellte Spiralwärmeaustauscher 1c als Gegenströmer betrieben werden. Dabei verläuft die Strömung des Mediums in dem einen Spiralelement 3d von innen nach außen und bei dem anderen Spiralelement 3d von außen nach innen. Die Medien können unterschiedlich oder identisch sein. Die Strömungsrichtungen sind in diesem Fall mit den Stromfäden STF angegeben Furthermore, the spiral heat exchanger shown in Figure 14 can 1c can be operated as a counterflow. The flow of the Medium in the one spiral element 3d from the inside out and in the other spiral element 3d from the outside in. The media can be different or be identical. The flow directions are in this case indicated with the STF current threads

Anhand der Ausführungsform eines Spiralwärmeaustauschers 1d der Figuren 15 und 16 ist veranschaulicht, dass bei einer Zuführung und Abführung der Medien über die Außenrohre 53 der Spiralelemente 3d die Außenrohre 53 dann über außerhalb eines Gehäuses 2 liegende Ringkanäle 54, 55 miteinander medienleitend verbunden sind. Dazu sind die Spiralelemente 3d wieder in zwei Gruppen 50, 51 unterteilt. Die Spiralelemente 3d der Gruppe 50 sind über ihre Außenrohre 53 mit dem Ringkanal 54 verbunden, während die Spiralelemente 3d der Gruppe 51 über ihre Außenrohre 53 mit dem Ringkanal 55 verbunden sind. Die Zentralrohre 52 der Spiralelemente 3d sind hierbei für beide Gruppen 50 und 51 gemeinsam ausgebildet, das heißt, sie bilden hier die Überströmbereiche ÜB.Based on the embodiment of a spiral heat exchanger 1d of the figures 15 and 16 illustrate that infeed and outfeed the media via the outer tubes 53 of the spiral elements 3d the outer tubes 53 are then connected to one another via ring channels 54, 55 located outside a housing 2 are connected to the media. The spiral elements are 3d again divided into two groups 50, 51. The spiral elements 3d of the group 50 are connected via their outer tubes 53 to the ring channel 54, while the spiral elements 3d of group 51 via their outer tubes 53 with the Ring channel 55 are connected. The central tubes 52 of the spiral elements 3d are formed jointly for both groups 50 and 51, that is, here they form the overflow areas ÜB.

Die Medien strömen beispielsweise gemäß dem Pfeil PF1 in den Ringkanal 54 und gelangen von hier aus in die Außenrohre 53 der Spiralelemente 3d der Gruppe 50. Im inneren Umfangsbereich strömen die Medien über die die Gruppen 50 und 51 verbindenden Zentralrohre 52 entsprechend dem Pfeil PF2 in die Spiralelemente 3d der Gruppe 51 und gelangen von hier aus wieder zu den Außenrohren 53, von wo aus sie in den Ringkanal 55 übertreten und dann gemäß dem Pfeil PF3 abströmen.The media flow into the ring channel according to arrow PF1, for example 54 and get from here into the outer tubes 53 of the spiral elements 3d of group 50. In the inner circumferential area, the media flow over the Groups 50 and 51 connecting central tubes 52 according to the arrow PF2 into the spiral elements 3d of group 51 and get back from here to the outer tubes 53, from where they pass into the ring channel 55 and then flow out according to arrow PF3.

Die Figur 17 zeigt eine Ausführungsform eines Spiralwärmeaustauschers 1e, bei welchem die radial außen liegenden, die Überströmbereiche ÜB definierenden Endabschnitte 9a der an Zentralrohre 4a angeschlossenen und in einem Gehäuse 2 um eine Längsachse 43 drehbaren Spiralelemente 3e zur Innenwand 11 des Gehäuses 2 hin flügelartig abgebogen sind. Es entstehen dann Leitflächen. Bei einer Rotation der Spiralelemente 3e um die Längsachse 43 kann dann sowohl ein Wärmeaustausch erzeugt als auch durch die abgebogenen Endabschnitte 9a eine Pumpwirkung erzielt werden.FIG. 17 shows an embodiment of a spiral heat exchanger 1e, in which the radially outer, defining the overflow areas ÜB End sections 9a of the connected to central tubes 4a and in a housing 2 to rotate about a longitudinal axis 43 spiral elements 3e Inner wall 11 of the housing 2 are bent wing-like. Arise then guiding surfaces. When the spiral elements 3e rotate about the longitudinal axis 43 can then generate heat exchange as well as through the bent end portions 9a a pumping effect can be achieved.

Bei dieser Ausführungsform, welche ansonsten wie die Bauart gemäß Figur 12 ausgebildet sein kann, strömen beispielsweise die Medien über die Zentralrohre 4a in die Spiralelemente 3e der einen Gruppe 50 ein, gelangen von hier aus bis zu den flügelartig abgebogenen Endabschnitten 9a, werden dort in die andere Gruppe 51 überführt, gelangen von den Endabschnitten 9a zu den anderen Zentralrohren 4a und verlassen dann den Spiralwärmeaustauscher 1e wieder.In this embodiment, which is otherwise like the type shown in FIG 12 can be formed, for example, the media flow over the Central tubes 4a enter the spiral elements 3e of one group 50 from here to the wing-like bent end sections 9a transferred there to the other group 51, arrive from the end sections 9a to the other central tubes 4a and then leave the spiral heat exchanger 1e again.

Die Figuren 18 und 19 zeigen eine Ausführungsform eines Spiralwärmeaustauschers 1f, bei welchem von mindestens zwei ineinander geschachtelten Spiralelementen 3f, 3g eines, z.B. 3f mit Öffnungen 56 auf der Innenseite versehen wird. Das andere Spiralelement 3g weist Abstandshalter 57 mit Gleitfüßen 58 auf, die über die Öffnungen 56 gleiten können. Bei einer axialen Relatiwerlagerung der beiden Spiralelemente 3f, 3g können dann die Öffnungen 56 vergrößert oder verkleinert werden.FIGS. 18 and 19 show an embodiment of a spiral heat exchanger 1f, in which of at least two nested Spiral elements 3f, 3g one, e.g. 3f with openings 56 on the inside is provided. The other spiral element 3g has spacers 57 with sliding feet 58 which can slide over the openings 56. At a axial Relativwerlagerung of the two spiral elements 3f, 3g can then the openings 56 are enlarged or reduced.

Diese Variante eines Spiralwärmeaustauschers 1f wird bevorzugt bei der Kondensation eines Mediums eingesetzt.This variant of a spiral heat exchanger 1f is preferred in the Condensation of a medium used.

Der Strömungsverlauf der Medien ist hierbei etwa wie folgt:
Da die Spiralelemente 3f, 3g durch eine Mittenschikane 48 geteilt sind, gelangen die Medien von den Zentralrohren 4a über die Spiralelemente 3f, 3g zu den radial außen liegenden Endabschnitten 9, wo sie dann umgelenkt werden und in dem anderen Teilbereich der Spiralelemente 3f, 3g wieder zu dem innen liegenden Zentralrohr 4a abströmen.
The flow of the media is approximately as follows:
Since the spiral elements 3f, 3g are divided by a central baffle 48, the media pass from the central tubes 4a via the spiral elements 3f, 3g to the radially outer end sections 9, where they are then deflected and in the other partial area of the spiral elements 3f, 3g again flow out to the inner central tube 4a.

BezugszeichenaufstellungList of reference symbols

  • 1 - Spiralwärmeaustauscher
  • 1a - Spiralwärmeaustauscher
  • 1b - Spiralwärmeaustauscher
  • 1c - Spiralwärmeaustauscher
  • 1d - Spiralwärmeaustauscher
  • 1e - Spiralwärmeaustauscher
  • 1 - Spiral heat exchanger
  • 1a - spiral heat exchanger
  • 1b - spiral heat exchanger
  • 1c - spiral heat exchanger
  • 1d - spiral heat exchanger
  • 1e - spiral heat exchanger
  • 2 - Gehäuse f. 1, 1a-e2 - housing f. 1, 1a-e
  • 3 - Spiralelement v. 1
  • 3a - Spiralelement v. 1a
  • 3b - Spiralelement v. 1, 1a
  • 3c - Spiralelemente v. 1b
  • 3d - Spiralelemente v. 1c, 1d
  • 3e - Spiralelemente v. 1e
  • 3f - Spiralelemente v. 1f
  • 3g - Spiralelemente v. 1f
  • 3 - spiral element from 1
  • 3a - spiral element from 1a
  • 3b - spiral element from 1, 1a
  • 3c - spiral elements from 1b
  • 3d - spiral elements v. 1c, 1d
  • 3e - spiral elements from 1e
  • 3f - spiral elements from 1f
  • 3g - spiral elements from 1f
  • 4 - Zentralrohre v. 3, 3a, 3b, 3e
       4a - Zentralrohr v. 3c, 3e, 3f
    4 - Central tubes from 3, 3a, 3b, 3e
    4a - central tube from 3c, 3e, 3f
  • 5 - Mehrkanalprofile v. 3, 3c, 3e, 3f
  • 5a - Mehrkanalprofil v. 3a
  • 5b - Mehrkanalprofil v. 3b
  • 5 - Multi-channel profiles from 3, 3c, 3e, 3f
  • 5a - multichannel profile from 3a
  • 5b - multi-channel profile from 3b
  • 6 - Teilkreis v. 46 - Pitch circle v. 4th
  • 7 - Querkanten v. 3, 3a, 3b7 - transverse edges from 3, 3a, 3b
  • 8 - Oberflächen v. 3, 3a-c, 3f8 - Surfaces from 3, 3a-c, 3f
  • 9 - Endabschnitte v. 3, 3a, 3b, 3c
       9a - Endabschnitte v. 3e
    9 - end sections of 3, 3a, 3b, 3c
    9a - end sections of 3e
  • 10 - Spalt zw. 8 u. 1110 - gap between 8 u. 11
  • 11 - Innenwand v. 211 - inner wall of 2nd
  • 12 - Dichtungsmaterial12 - sealing material
  • 13 - Eintrittskammer v. 413 - Entry Chamber v. 4th
  • 14 - Austrittskammer v. 414 - outlet chamber from 4th
  • 15 - Querwand zw. 13 u. 1415 - transverse wall between 13 and 14
  • 16 - Vorsprung an 1516 - advantage over 15
  • 17 - Stirnseite v. 1317 - front of v. 13
  • 18 - Stirnseite v. 1418 - front of v. 14
  • 19 - Längsschlitz in 419 - longitudinal slot in 4
  • 20 - Umfangsbereich v. 420 - circumferential area of 4th
  • 21 - Flachseite v. 5, 5a, 5b21 - flat side v. 5, 5a, 5b
  • 22 - Flachseite v. 5, 5a, 5b22 - flat side v. 5, 5a, 5b
  • 23 - Längswände v. 5, 5a, 5b23 - Longitudinal walls from 5, 5a, 5b
  • 24 - Distanzrippen v. 5
       24a - Distanzrippen v. 5b
    24 - spacer ribs from 5
    24a - spacer ribs from 5b
  • 25 - Einzelkanäle v. 45 u. 4625 - single channels from 45 u. 46
  • 26 - keilförmige Seitenwandbereiche v. 2326 - wedge-shaped side wall areas v. 23
  • 27 - Stirnkanten v. 21, 2227 - front edges of 21, 22
  • 28 - Seitenkanten v. 928 - side edges from 9
  • 29 - Umfangsrippen auf 2129 - circumferential ribs on 21
  • 30 - Abschlussrippen an 2230 - finishing ribs on 22
  • 31 - Mittelrippe auf 2231 - mid rib on 22
  • 32 - Längsrippen auf 2232 - longitudinal ribs on 22
  • 33 - Bereich v. 5a33 - area v. 5a
  • 34 - keilförmige Abschnitte v. 2934 - wedge-shaped sections of 29
  • 35 - Längenabschnitte .v 3035 - length sections .v 30
  • 36 - Bereiche zw. 5a36 - areas between 5a
  • 37 - Drahteinlagen37 - Wire inlays
  • 38 - Stahlblechstreifen38 - sheet steel strip
  • 39 - Längskanten v. 3839 - Longitudinal edges from 38
  • 40 - Längskanten v. 24a40 - Longitudinal edges from 24a
  • 41 - Einschnitte in 4041 - cuts in 40
  • 42 - Einlagebleche42 - Insert sheets
  • 43 - gemeinsame Längsachse v. 3, 3a-g43 - common longitudinal axis v. 3, 3a-g
  • 44 - Bereiche zw. 4244 - areas between 42
  • 45 - Kanalstrang45 - channel strand
  • 46 - Kanalstrang46 - channel strand
  • 47 - Enden v. 2947 - ends of 29
  • 48 - Mittenschikane48 - Center chicane
  • 49 - Stutzen49 - sockets
  • 50 - Gruppe v. 3c50 - group of 3c
  • 51- Gruppe v. 3c51- Group of 3c
  • 52 - Rohre v. 1c52 - pipes from 1c
  • 53 - Rohre v. 1c53 - pipes from 1c
  • 54 - Ringkanäle54 - ring channels
  • 55 - Ringkanäle55 - ring channels
  • 56 - Öffnungen in 3f56 - openings in 3f
  • 57 - Abstandshalter v. 3g57 - Spacers from 3g
  • 58 - Gleitfüße v. 3g58 - sliding feet from 3g
  • 59 - Anschluss59 - Connection
  • 60 - Anschluss60 - connection
  • 61 - Gehäuse61 - housing
  • 62 - Zuleitung62 - supply line
  • 63 - Ableitung63 - derivative
  • 64 - Wand64 - wall
  • 65 - Wand65 - wall
  • 66 - Eintritt66 - entry
  • 67 - Austritt67 - Exit
  • A- MediumA- medium
  • B - MediumB - medium
  • B1 - Breite v. 5B1 - width from 5
  • H - Höhe v. 5H - height from 5
  • PF- PfeilPF arrow
  • PF1 - PfeilPF1 - arrow
  • PF2- PfeilPF2 arrow
  • PF3- PfeilPF3 arrow
  • STF - StromfädenSTF - filaments
  • ÜB - ÜberströmbereicheÜB - overflow areas
  • Claims (20)

    Spiralwärmeaustauscher mit ineinander geschachtelten, Medien (A, B) führenden Spiralelementen (3, 3a-g), bei dem jedes Spiralelement (3, 3a-g) durch ein teilweise längsgeschlitztes Zentralrohr (4, 4a) mit wenigstens einem stirnseitigen Medienanschluss sowie durch ein im Bereich des Längsschlitzes (19) quer an das Zentralrohr (4, 4a) angesetztes, an seinem dem Zentralrohr (4, 4a) abgewandten Endabschnitt (9, 9a) einen Überströmbereich (ÜB) definierendes, spiralförmig um das Zentralrohr (4, 4a) gekrümmtes Mehrkanalprofil (5, 5a-c) gebildet ist, dessen Breite (B1) einem Mehrfachen der Höhe (H) entspricht.Spiral heat exchanger with nested media (A, B) leading spiral elements (3, 3a-g), in which each spiral element (3, 3a-g) through a partially longitudinally slotted central tube (4, 4a) with at least a front media connection as well as one in the area of the longitudinal slot (19) which is attached transversely to the central tube (4, 4a), at its end section (9, 9a) defining an overflow area (ÜB), spiraling around the Central tube (4, 4a) curved multi-channel profile (5, 5a-c) is formed, whose width (B1) corresponds to a multiple of the height (H). Spiralwärmeaustauscher mit ineinander geschachtelten, Medien (A, B) führenden Spiralelementen (3d), bei dem jedes Spiralelement (3d) durch ein teilweise längsgeschlitztes Außenrohr (53) mit wenigstens einem Medienanschluss sowie durch ein im Bereich des Längsschlitzes quer an das Außenrohr (53) angesetztes, an seinem dem Außenrohr (53) abgewandten inneren Endabschnitt (52) einen Überströmbereich (ÜB) definierendes, spiralförmig um den inneren Endabschnitt (52) gekrümmtes Mehrkanalprofil (5, 5a-c) gebildet ist, dessen Breite (B1) einem Mehrfachen der Höhe (H) entspricht.Spiral heat exchanger with nested media (A, B) leading spiral elements (3d), in which each spiral element (3d) a partially longitudinally slotted outer tube (53) with at least one Media connection as well as across in the area of the longitudinal slot the outer tube (53) attached to the outer tube (53) facing away from it inner end section (52) defining an overflow area (ÜB), spiraling around the inner end portion (52) Multi-channel profile (5, 5a-c) is formed, the width (B1) of which is a multiple corresponds to the height (H). Spiralwärmeaustauscher nach Patentanspruch 2, bei dem einerseits die ein Medium (A, B) zuführenden Anschlüsse und andererseits die ein Medium (A, B) abführenden Anschlüsse der Außenrohre (53) über Ringkanäle (54, 55) medienleitend miteinander verbunden sind.Spiral heat exchanger according to claim 2, in which on the one hand a medium (A, B) supply connections and on the other hand the one medium (A, B) discharge connections of the outer tubes (53) via ring channels (54, 55) are connected to one another in a media-conducting manner. Spiralwärmeaustauscher mit ineinander geschachtelten, Medien (A, B) führenden Spiralelementen (3, 3a-g), bei dem ein Spiralelement (3, 3a-g) gemäß Patentanspruch 1 und das andere Spiralelement (3d) gemäß Patentanspruch 2 ausgebildet ist. Spiral heat exchanger with nested media (A, B) leading spiral elements (3, 3a-g), in which a spiral element (3, 3a-g) according to claim 1 and the other spiral element (3d) according to Claim 2 is formed. Spiralwärmeaustauscher nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, bei dem die Spiralelemente (3, 3a-g) von einem zylinderförmigen Gehäuse (2) ummantelt sind und der Spalt (10) zwischen den radial äußeren Oberflächen (8) der Spiralelemente (3, 3a-g) und der Innenwand (11) des Gehäuses (2) mit Dichtungsmaterial (12) verfüllt ist.Spiral heat exchanger according to one of claims 1 to 4, at which the spiral elements (3, 3a-g) of a cylindrical housing (2) are encased and the gap (10) between the radially outer Surfaces (8) of the spiral elements (3, 3a-g) and the inner wall (11) of the Housing (2) is filled with sealing material (12). Spiralwärmeaustauscher nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, welcher mindestens hinsichtlich seiner Spiralelemente (3, 3a-g) um seine Längsachse (43) drehbar ist.Spiral heat exchanger according to one of claims 1 to 5, which at least with regard to its spiral elements (3, 3a-g) Longitudinal axis (43) is rotatable. Spiralwärmeaustauscher nach Patentanspruch 1 oder 6, bei dem die radial außen liegenden Endabschnitte (9a) der an Zentralrohre (4a) angeschlossenen und in einem Gehäuse (2) drehbaren Spiralelemente (3e) zur Innenwand (11) des Gehäuses (2) hin flügelartig abgebogen sind.Spiral heat exchanger according to claim 1 or 6, in which the radial outer end sections (9a) of those connected to central tubes (4a) and in a housing (2) rotatable spiral elements (3e) wing-like bent towards the inner wall (11) of the housing (2). Spiralwärmeaustauscher nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, bei dem von zwei radial benachbarten, axial gegeneinander verlagerbaren Spiralelementen (3f, 3g) ein Spiralelement (z.B. 3f) mit Radialöffnungen (56) versehen ist, die in ihrer Größe von dem anderen Spiralelement (3g) mindestens mittelbar veränderbar sind.Spiral heat exchanger according to one of claims 1 to 4, at that of two radially adjacent, axially displaceable against each other Spiral elements (3f, 3g) a spiral element (e.g. 3f) with radial openings (56) is provided, the size of the other spiral element (3g) are at least indirectly changeable. Spiralwärmeaustauscher nach einem der Patentansprüche 1 bis 8, bei dem der Endabschnitt (9) jedes Spiralelements (3, 3a-g) keilförmig ausgebildet ist, wobei die Querkante (7) des Endabschnitts (9) eines Spiralelements (3, 3a, c, e-g) auf der radial außen liegenden Flachseite (21) des hinsichtlich eines Zentralrohrs (4, 4a) bzw. eines Außenrohrs (53) in Krümmungsrichtung benachbarten Spiralelements (3, 3a, c, e-g) festgelegt ist.Spiral heat exchanger according to one of claims 1 to 8, at the end section (9) of each spiral element (3, 3a-g) is wedge-shaped , the transverse edge (7) of the end portion (9) of a spiral element (3, 3a, c, e-g) on the radially outer flat side (21) with regard to a central tube (4, 4a) or an outer tube (53) in Direction of curvature adjacent spiral element (3, 3a, c, e-g) set is. Spiralwärmeaustauscher nach einem der Patentansprüche 1 bis 9, bei dem die Zentralrohre (4, 4a, 52) bzw. die Außenrohre (53) der Spiralelemente (3, 3a, 3b, 3d) jeweils eine Eintrittskammer (13) und eine Austrittskammer (14) aufweisen, die durch in die Zentralrohre (4, 52) bzw. in die Außenrohre (53) dicht eingesetzte Querwände (15) voneinander getrennt sind.Spiral heat exchanger according to one of claims 1 to 9, at the central tubes (4, 4a, 52) or the outer tubes (53) of the spiral elements (3, 3a, 3b, 3d) each have an inlet chamber (13) and an outlet chamber (14), which by in the central tubes (4, 52) or in the outer tubes (53) tightly inserted transverse walls (15) separated from each other are. Spiralwärmeaustauscher nach Patentanspruch 10, bei dem die Querwände (15) mit jeweils einem nasenartigen Vorsprung (16) zwischen zwei die Flachseiten (21, 22) der Mehrkanalprofile (5, 5a, 5b) der Spiralelemente (3, 3a, 3b, 3d) auf Abstand haltende, Einzelkanäle (25) bildende Distanzrippen (24, 24a) fassen.Spiral heat exchanger according to claim 10, in which the transverse walls (15) each with a nose-like projection (16) between two the flat sides (21, 22) of the multi-channel profiles (5, 5a, 5b) of the spiral elements (3, 3a, 3b, 3d) forming individual channels (25) which keep a distance Grasp spacer ribs (24, 24a). Spiralwärmeaustauscher nach einem der Patentansprüche 9 bis 11, bei dem sich die Distanzrippen (24, 24a) von den Zentralrohren (4, 4a, 52) bzw. den Außenrohren (53) aus bis zu den keilförmigen Endabschnitten (9, 9a) erstrecken.Spiral heat exchanger according to one of claims 9 to 11, at which the spacer ribs (24, 24a) from the central tubes (4, 4a, 52) or the outer tubes (53) up to the wedge-shaped end sections (9, 9a) extend. Spiralwärmeaustauscher nach einem der Patentansprüche 1 bis 12, bei dem zwischen zwei radial einander benachbarten Spiralelementen (3, 3a-g) in den Bereichen der Einzelkanäle (25) sich von den Zentralrohren (4, 4a, 52) bzw. den Außenrohren (53) aus bis zu den Endabschnitten (9, 9a) erstreckende Drahteinlagen (37) vorgesehen sind.Spiral heat exchanger according to one of claims 1 to 12, at between two radially adjacent spiral elements (3, 3a-g) in the areas of the individual channels (25) from the central tubes (4, 4a, 52) or the outer tubes (53) up to the end sections (9, 9a) extending wire inserts (37) are provided. Spiralwärmeaustauscher nach einem der Patentansprüche 1 bis 12, bei dem auf den radial außen liegenden Flachseiten (21) der Mehrkanalprofile (5, 5a, 5b) sich von den Zentralrohren (4, 4a, 52) bzw. den Außenrohren (53) aus bis zu den Endabschnitten (9, 9a) erstreckende, an beiden Enden sich zu den Flachseiten (21) hin keilförmig verjüngende Umfangsrippen (29) vorgesehen sind.Spiral heat exchanger according to one of claims 1 to 12, at that on the radially outer flat sides (21) of the multi-channel profiles (5, 5a, 5b) from the central tubes (4, 4a, 52) or the outer tubes (53) from up to the end sections (9, 9a), on both Ends wedge-shaped circumferential ribs end toward the flat sides (21) (29) are provided. Spiralwärmeaustauscher nach einem der Patentansprüche 1 bis 12 oder 14, bei dem randseitig der radial innen liegenden Flachseiten (22) der Mehrkanalprofile (5, 5a, 5b) sich von den Zentralrohren (4, 4a, 52) bzw. den Außenrohren (53) aus bis an die Querkanten (7) der Endabschnitte (9) erstreckende, im Bereich der Endabschnitte (9) sich keilförmig verjüngende Abschlussrippen (30) vorgesehen sind, und in der Mittellängsebene der Mehrkanalprofile (5, 5a, 5b) Mittelrippen (31) von den Zentralrohren (4, 4a, 52) bzw. den Außenrohren (53) bis zu den Endabschnitten (9, 9a) verlaufen.Spiral heat exchanger according to one of claims 1 to 12 or 14, in which the edge of the radially inner flat sides (22) of the Multi-channel profiles (5, 5a, 5b) from the central tubes (4, 4a, 52) or the outer tubes (53) up to the transverse edges (7) of the end sections (9) extending, tapering in the region of the end sections (9) End ribs (30) are provided, and in the central longitudinal plane the multi-channel profiles (5, 5a, 5b) central ribs (31) from the central tubes (4, 4a, 52) or the outer tubes (53) to the end sections (9, 9a). Spiralwärmeaustauscher nach Patentanspruch 15, bei dem zwischen die Umfangsrippen (29) des Mehrkanalprofils (5a) eines Spiralelements (3a) einerseits und die Abschlussrippen (30) sowie die Mttelrippe (31) des Mehrkanalprofils (5a) des radial benachbarten Spiralelements (3a) andererseits ein Einlageblech (42) integriert ist, das sich von der gemeinsamen Längsachse (43) der Spiralelemente (3a) bis etwa zu den sich keilförmig verjüngenden Längenabschnitten (34) der Umfangsrippen (29) erstreckt.Spiral heat exchanger according to claim 15, in which between the Circumferential ribs (29) of the multi-channel profile (5a) of a spiral element (3a) on the one hand and the end ribs (30) and the middle rib (31) of the Multi-channel profile (5a) of the radially adjacent spiral element (3a) on the other hand an insert plate (42) is integrated, which differs from the common Longitudinal axis (43) of the spiral elements (3a) up to approximately wedge-shaped tapering longitudinal sections (34) of the circumferential ribs (29) extends. Spiralwärmeaustauscher nach einem der Patentansprüche 1 bis 16, bei dem die Mehrkanalprofile (5) der Spiralelemente (3) aus auf Länge abgeteilten extrudierten Aluminiumprofilen gebildet sind, die im Bereich der keilförmigen Endabschnitte (9, 9a) von den Distanzrippen (24) befreit sind, wobei die Flachseiten (21, 22) der Endabschnitte (9, 9a) über ihre Stirnkanten (27) miteinander verbunden sowie an den Seitenkanten (28) dicht verschlossen sind.Spiral heat exchanger according to one of claims 1 to 16, at which the multi-channel profiles (5) of the spiral elements (3) divided into length extruded aluminum profiles are formed in the field of wedge-shaped end sections (9, 9a) are freed from the spacer ribs (24) are, the flat sides (21, 22) of the end portions (9, 9a) over their End edges (27) connected to one another and on the side edges (28) are tightly closed. Spiralwärmeaustauscher nach einem der Patentansprüche 1 bis 17, bei dem die Mehrkanalprofile (5a) der Spiralelemente (3a), die Umfangsrippen (29), die Abschlussrippen (30) und die Mittelrippen (31) aus auf Länge abgeteilten extrudierten Aluminiumprofilen gebildet sind, wobei die Umfangsrippen (29) sowie die Mittelrippen (31) im Bereich der keilförmigen Endabschnitte (9, 9a) entfernt und die Umfangsrippen (29) benachbart dieser Endabschnitte (9, 9a) keilförmig verjüngt sind, während die seitlichen Abschlussrippen (30) im Bereich der Endabschnitte (9, 9a) keilförmig verjüngt sind.Spiral heat exchanger according to one of claims 1 to 17, at which the multi-channel profiles (5a) of the spiral elements (3a), the circumferential ribs (29), the end ribs (30) and the center ribs (31) Length divided extruded aluminum profiles are formed, the Circumferential ribs (29) and the central ribs (31) in the area of the wedge-shaped End portions (9, 9a) removed and the peripheral ribs (29) adjacent these end sections (9, 9a) are tapered in a wedge shape, while the lateral end ribs (30) in the area of the end sections (9, 9a) are tapered in a wedge shape. Spiralwärmeaustauscher nach einem der Patentansprüche 1 bis 18, bei dem die Mehrkanalprofile (5b) der Spiralelemente (3b) sowie gegebenenfalls die Umfangsrippen (29), die Abschlussrippen (30) und die Mittelrippen (31) aus hochtemperaturbeständigen Stahlblech-Schweißkonstruktionen gebildet sind, wobei die Distanzrippen (24a) in Längsrichtung hochkant auf einen Stahlblechstreifen (38) geschweißt, dieser dann quer zu einem Mehrkanalprofil (5b) gebogen ist und seine Längskanten (39) anschließend miteinander verschweißt sind.Spiral heat exchanger according to one of claims 1 to 18, at which the multi-channel profiles (5b) of the spiral elements (3b) and optionally the peripheral ribs (29), the end ribs (30) and the central ribs (31) made of high temperature resistant steel sheet welded constructions are formed, the spacer ribs (24a) in the longitudinal direction welded upright onto a sheet steel strip (38), this then across is bent into a multi-channel profile (5b) and its longitudinal edges (39) are then welded together. Spiralwärmeaustauscher nach Patentanspruch 19, bei dem die Distanzrippen (24a), insbesondere an den radial innen liegenden Längskanten (40), mit vorzugsweise keilförmigen Einschnitten (41) versehen sind. Spiral heat exchanger according to claim 19, in which the Spacer ribs (24a), in particular on the radially inner longitudinal edges (40), preferably with wedge-shaped incisions (41) are.
    EP00117298A 2000-01-07 2000-08-18 Spiral heat exchanger Withdrawn EP1114975A3 (en)

    Priority Applications (2)

    Application Number Priority Date Filing Date Title
    JP2001000256A JP2001221581A (en) 2000-01-07 2001-01-04 Spiral heat exchanger
    US10/016,657 US20020092646A1 (en) 2000-01-07 2001-12-12 Spiral heat exchanger

    Applications Claiming Priority (2)

    Application Number Priority Date Filing Date Title
    DE2000100288 DE10000288C1 (en) 2000-01-07 2000-01-07 Spiral heat exchanger; has spiral elements for at least two media, each with central tube and spiralled multichannel profile sealingly connected to slots in central tube and having tapered sealed end
    DE10000288 2000-01-07

    Publications (2)

    Publication Number Publication Date
    EP1114975A2 true EP1114975A2 (en) 2001-07-11
    EP1114975A3 EP1114975A3 (en) 2002-03-27

    Family

    ID=7626835

    Family Applications (1)

    Application Number Title Priority Date Filing Date
    EP00117298A Withdrawn EP1114975A3 (en) 2000-01-07 2000-08-18 Spiral heat exchanger

    Country Status (2)

    Country Link
    EP (1) EP1114975A3 (en)
    DE (1) DE10000288C1 (en)

    Cited By (3)

    * Cited by examiner, † Cited by third party
    Publication number Priority date Publication date Assignee Title
    DE10215091A1 (en) * 2001-04-05 2002-11-14 Modine Mfg Co Spiral fin / tube as a heat exchanger
    WO2016057471A1 (en) * 2014-10-07 2016-04-14 Unison Industries, Llc Spiral wound cross-flow heat exchanger
    WO2024200504A1 (en) * 2023-03-30 2024-10-03 Kaeser Kompressoren Se Heat exchanger of an adsorption dryer

    Families Citing this family (5)

    * Cited by examiner, † Cited by third party
    Publication number Priority date Publication date Assignee Title
    RU2557146C1 (en) * 2014-09-22 2015-07-20 Андрей Владиславович Курочкин Radial and spiral heat exchanger
    RU2558664C1 (en) * 2014-09-22 2015-08-10 Андрей Владиславович Курочкин Radial-spiral heat exchanger
    DE102017106175A1 (en) 2017-03-22 2018-09-27 Thyssenkrupp Ag Bottom for a mass transfer column
    DE102017106177A1 (en) 2017-03-22 2018-09-27 Thyssenkrupp Ag Bottom for a mass transfer column
    RU2640139C1 (en) * 2017-04-11 2017-12-26 Андрей Владиславович Курочкин Radial-tube heat-mass-exchange apparatus

    Citations (2)

    * Cited by examiner, † Cited by third party
    Publication number Priority date Publication date Assignee Title
    EP0380419A1 (en) 1989-01-25 1990-08-01 SPIREC, Société à Responsabilité Limitée Heat exchanger having spirally wound elements, and process for its manufacture
    EP0529819A2 (en) 1991-08-22 1993-03-03 Modine Manufacturing Company Heat exchanger

    Family Cites Families (6)

    * Cited by examiner, † Cited by third party
    Publication number Priority date Publication date Assignee Title
    US3823458A (en) * 1968-12-27 1974-07-16 E Jouet Method of manufacturing a spirally wound heat exchanger
    US3854530A (en) * 1969-12-29 1974-12-17 E Jouet Heat exchanger
    DE3319521A1 (en) * 1983-05-28 1984-11-29 Kienzle Apparate Gmbh, 7730 Villingen-Schwenningen HEAT EXCHANGER FOR LIQUID MEDIA
    DK649988D0 (en) * 1988-11-22 1988-11-22 Uffe Dan Nielsen A HEAT EXCHANGE
    JPH031095A (en) * 1989-05-29 1991-01-07 Nippon Stainless Steel Co Ltd Spiral sheet type heat exchanger and manufacture thereof
    DE19913459C1 (en) * 1999-03-25 2000-08-03 Renzmann Und Gruenewald Gmbh Coiled heat exchanger has semi-cylinder hollow bodies in the center with a spiral dividing plate in the coil body forming spiral channels for a simple and effective heat exchange between fluids at high temps

    Patent Citations (2)

    * Cited by examiner, † Cited by third party
    Publication number Priority date Publication date Assignee Title
    EP0380419A1 (en) 1989-01-25 1990-08-01 SPIREC, Société à Responsabilité Limitée Heat exchanger having spirally wound elements, and process for its manufacture
    EP0529819A2 (en) 1991-08-22 1993-03-03 Modine Manufacturing Company Heat exchanger

    Cited By (5)

    * Cited by examiner, † Cited by third party
    Publication number Priority date Publication date Assignee Title
    DE10215091A1 (en) * 2001-04-05 2002-11-14 Modine Mfg Co Spiral fin / tube as a heat exchanger
    US6607027B2 (en) 2001-04-05 2003-08-19 Modine Manufacturing Company Spiral fin/tube heat exchanger
    WO2016057471A1 (en) * 2014-10-07 2016-04-14 Unison Industries, Llc Spiral wound cross-flow heat exchanger
    US10274265B2 (en) 2014-10-07 2019-04-30 Unison Industries, Llc Spiral wound cross-flow heat exchanger
    WO2024200504A1 (en) * 2023-03-30 2024-10-03 Kaeser Kompressoren Se Heat exchanger of an adsorption dryer

    Also Published As

    Publication number Publication date
    DE10000288C1 (en) 2001-05-10
    EP1114975A3 (en) 2002-03-27

    Similar Documents

    Publication Publication Date Title
    EP1036296B1 (en) Flat tube with transversally offset u-bend section and heat exchanger configured using same
    DE69402051T2 (en) HEAT EXCHANGE ELEMENT, METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING THE SAME
    EP1042641B1 (en) Heat exchanger tubular block and a multi-chamber flat tube which can be used therefor
    DE10101589C1 (en) Heat exchanger tube and process for its production
    EP0845647B1 (en) Flat tube heat exchanger with twisted tube ends
    EP1840494A2 (en) Heat exchanger profile
    DE102015104180B4 (en) Device for a heat exchanger for collecting and distributing a heat transfer fluid
    EP1657512B1 (en) Heat exchanger with open profile as housing
    EP2992978B1 (en) Die module set for pressing tools for producing screws
    DE60208469T2 (en) End chamber for heat exchangers and their manufacture
    WO2016131786A1 (en) Shell and tube heat exchanger
    DE102004002252B4 (en) Heat exchanger for vehicles
    EP1114975A2 (en) Spiral heat exchanger
    WO2011147554A2 (en) Method for producing a heat exchanger and heat exchanger
    DE202017104743U1 (en) Heat exchanger with microchannel structure or wing tube structure
    WO2021185828A1 (en) Exchanger device
    WO2004074756A2 (en) Flat pipe comprising a return bend section and a heat exchanger constructed therewith
    EP2937658B1 (en) Internal heat exchanger
    EP3009780B1 (en) Heat exchanger
    EP1321734A1 (en) Flat tubes heat exchanger and fabricating process associated
    EP1434023B1 (en) Cold dryer
    EP1859217A1 (en) Heat exchanger, in particular evaporator, of a motor vehicle air conditioning system
    EP1229295B1 (en) Heat exchanger core with several slotted headers
    DE102006004983A1 (en) Heat exchanger, in particular an evaporator, for a motor vehicle&#39;s air conditioning system has flow paths each with a multi-duct tube for coolant and inlet/outlet pipes to supply/drain the coolant
    EP1180656A1 (en) Spiral heat exchanger

    Legal Events

    Date Code Title Description
    PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

    Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

    AK Designated contracting states

    Kind code of ref document: A2

    Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LI LU MC NL PT SE

    AX Request for extension of the european patent

    Free format text: AL;LT;LV;MK;RO;SI

    PUAL Search report despatched

    Free format text: ORIGINAL CODE: 0009013

    AK Designated contracting states

    Kind code of ref document: A3

    Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LI LU MC NL PT SE

    AX Request for extension of the european patent

    Free format text: AL;LT;LV;MK;RO;SI

    17P Request for examination filed

    Effective date: 20020208

    17Q First examination report despatched

    Effective date: 20020531

    AKX Designation fees paid

    Free format text: AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LI LU MC NL PT SE

    STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

    Free format text: STATUS: THE APPLICATION HAS BEEN WITHDRAWN

    18W Application withdrawn

    Effective date: 20030111