EP1398580A2 - Helical heat exchanger - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
- F28D7/02—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being helically coiled
- F28D7/024—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being helically coiled the conduits of only one medium being helically coiled tubes, the coils having a cylindrical configuration
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
- F24H1/00—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
- F24H1/22—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating
- F24H1/40—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating with water tube or tubes
- F24H1/43—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating with water tube or tubes helically or spirally coiled
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
- F28F1/02—Tubular elements of cross-section which is non-circular
Definitions
- the invention relates to a helical heat exchanger.
- Such heat exchangers are used, for example, in heaters.
- the helical heat exchanger has several spiral circulations, between which there is always a gap. Inside is the helical heat exchanger a burner that burns a hydrocarbon-air mixture. Exhaust gases from the burner flow through the column of the helical heat exchanger, that of the one to be heated Water flows through, and are cooled down. Then the exhaust gases are in collected in an exhaust manifold and derived in an exhaust duct.
- the problem is solved in that the outer Helical revolutions are compressed in the area of the entry or exit. This ensures that the helical heat exchanger approximates the shape of a cylinder.
- Helical heat exchanger according to the prior art have opposite inlets and outlets. This is where the compressed areas of the inlet and outlet on a line parallel to the central axis the helix. While in the remaining area of the heat exchanger a certain number (n) Helical revolutions are next to each other, are in the entry / exit area n + 1 Helical revolutions side by side. For this reason, the constrictions are special large or the cross-sections particularly small, which causes large pressure losses on these Jobs.
- the invention has for its object the pressure losses in a helical To minimize heat exchangers with inlet and outlet.
- the proposed measures avoid being parallel on a line the entry and exit of the central axis of the helix are opposite and thus excessive Constrictions can be dispensed with.
- the features of claim 2 have the advantage that the medium to be cooled can flow between helical revolutions.
- the features of claim 8 have the advantage that the local reduction the width of a pipe in one direction by increasing the width of the same pipe is compensated in the perpendicular direction, so that the cross section is approximately the same remains. This reduces the pressure loss.
- a helical heat exchanger 1 according to FIGS. 1 to 3 according to the prior art has an inlet 2 and an outlet 3. There are several in between Helical revolutions around a central axis 6. The area 4 in which the entry 2 into the helix enters, and the area 5, in which the exit 3 exits the coil, are on a line parallel to the central axis 6 of the helix. The pipes are in areas 4 and 5 narrowed so that the heat exchanger has an approximately cylindrical shape. Between individual spiral revolutions are located in column 7.
- An inventive helical heat exchanger 1 according to FIGS. 4 and 5 differs in that inlet 2 and outlet 3 are offset by 80 °, whereby the Area 4 in which entry 2 enters the helix and area 5 in which exit 3 emerges from the coil, do not lie one behind the other.
- the constrictions 8 are thereby less than in the prior art.
- Fig. 6 shows in area 4, in which the inlet 2 enters the helix an expansion, which is suitable to compensate for the narrowing in such a way that the pipe cross-section is not narrowed.
- FIG. 7 shows an alternative design of a heat exchanger according to the invention see, where the inlet 2 and the outlet 3 are offset by 180 ° and thus in the same Show direction.
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen wendelförmigen Wärmeaustauscher.The invention relates to a helical heat exchanger.
Derartige Wärmeaustauscher werden zum Beispiel in Heizgeräten eingesetzt. Der wendelförmige Wärmeaustauscher verfügt über mehrere Wendelumläufe, zwischen denen jeweils ein Spalt besteht. Im Inneren des wendelförmigen Wärmeaustauschers befindet sich ein Brenner, der ein Kohlenwasserstoff-Luft-Gemisch verbrennt. Die Abgase des Brenners strömen durch die Spalte des wendelförmigen Wärmeaustauschers, der von zu erhitzendem Wasser durchströmt wird, und werden dabei abgekühlt. Anschließend werden die Abgase in einem Abgassammler gesammelt und in einer Abgasführung abgeleitet.Such heat exchangers are used, for example, in heaters. The helical heat exchanger has several spiral circulations, between which there is always a gap. Inside is the helical heat exchanger a burner that burns a hydrocarbon-air mixture. Exhaust gases from the burner flow through the column of the helical heat exchanger, that of the one to be heated Water flows through, and are cooled down. Then the exhaust gases are in collected in an exhaust manifold and derived in an exhaust duct.
Da derartige wendelförmige Wärmeaustauscher meist in zylindrischen Brennkammern eingesetzt werden, besteht das Problem, dass der Spalt zwischen dem jeweils äußeren Wendelumlauf und der Brennkammerwand nicht zu groß sein darf, damit keine nennenswerten Abgasströme heiß in den Abgassammler gelangen.Since such helical heat exchangers mostly in cylindrical combustion chambers are used, the problem is that the gap between the outer Spiral circulation and the combustion chamber wall must not be too large, so none significant exhaust gas flows get hot into the exhaust manifold.
Gemäß dem Stand der Technik wird das Problem dadurch gelöst, dass die äußeren Wendelumläufe im Bereich des Eintritts beziehungsweise Austritts gestaucht werden. Hierdurch wird erreicht, dass der wendelförmige Wärmeaustauscher annähernd die Form eines Zylinders aufweist. Wendelförmige Wärmeaustauscher gemäß dem Stand der Technik verfügen über gegenüberliegende Ein- und Auslässe. Hierdurch befinden sich die gestauchten Bereiche des Einlasses und Auslasses auf einer Linie parallel zur Mittelachse der Wendel. Während im restlichen Bereich des Wärmeaustauschers eine bestimmte Anzahl (n) Wendelumläufe nebeneinander liegen, befinden sich im Bereich Eintritt / Austritt n+1 Wendelumläufe nebeneinander. Aus diesem Grund sind die Einschnürungen besonders groß beziehungsweise die Querschnitte besonders klein, was große Druckverluste an diesen Stellen zur Folge hat.According to the prior art, the problem is solved in that the outer Helical revolutions are compressed in the area of the entry or exit. This ensures that the helical heat exchanger approximates the shape of a cylinder. Helical heat exchanger according to the prior art have opposite inlets and outlets. This is where the compressed areas of the inlet and outlet on a line parallel to the central axis the helix. While in the remaining area of the heat exchanger a certain number (n) Helical revolutions are next to each other, are in the entry / exit area n + 1 Helical revolutions side by side. For this reason, the constrictions are special large or the cross-sections particularly small, which causes large pressure losses on these Jobs.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Druckverluste bei einem wendelförmigen Wärmeaustauscher mit Eintritt und Austritt zu minimieren.The invention has for its object the pressure losses in a helical To minimize heat exchangers with inlet and outlet.
Erfindungsgemäß wird dies bei einem wendelförmigen Wärmeaustauscher der eingangs erwähnten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des unabhängigen Anspruches erreicht.According to the invention, this is the case in the case of a helical heat exchanger mentioned type by the characterizing features of the independent claim reached.
Durch die vorgeschlagenen Maßnahmen wird vermieden, dass sich auf einer Linie parallel der Mittelachse der Wendel Eintritt und Austritt gegenüberlägen und somit auf übermäßige Einschnürungen verzichtet werden kann.The proposed measures avoid being parallel on a line the entry and exit of the central axis of the helix are opposite and thus excessive Constrictions can be dispensed with.
Durch die Merkmale des Anspruches 2 ergibt sich der Vorteil, dass zu kühlendes Medium
zwischen Wendelumläufen strömen kann.The features of
Durch die Merkmale des Anspruches 3 ergibt sich der Vorteil, dass dadurch, dass zwischen
Eintritt und Austritt eine Wendelumläufe weniger vorhanden ist, auf übermäßige
Einschnürungen verzichtet werden kann.The features of
Gemäß den Merkmalen des Anspruchs 4 ergibt sich der Vorteil, dass nahezu über den
gesamten Umfang die gleiche Anzahl Wendelumläufe vorhanden sind. According to the features of
Durch die Merkmale des Anspruches 5 ergibt sich der Vorteil, dass Eintritt und Austritt derart
angeordnet sind, dass die Anschlüsse sich einerseits nicht gegenseitig behindern und
andererseits nahe beieinander sind.The features of
Gemäß den Merkmalen des Anspruchs 6 ergibt sich der Vorteil, dass - alternativ zu den
Ansprüchen 4 und 5 - die Anschlüsse in eine Richtung weisen, so dass ohne Umlenkung die
Leitungen, die zum Eintritt und Austritt führen nebeneinander geführt werden können.According to the features of
Gemäß den Merkmalen des Anspruchs 7 ergibt sich der Vorteil, dass trotz Wendelform der
Wärmeaustauscher nahezu die Form eines Zylinders hat. Hierbei ist es jedoch nicht
notwendig, derart starke Verengungen wie beim Stand der Technik vorzusehen.According to the features of
Durch die Merkmale des Anspruches 8 ergibt sich der Vorteil, dass die lokale Verminderung
der Breite eines Rohres in einer Richtung durch Vergrößerung der Breite desselben Rohres
in senkrechter Richtung dazu kompensiert wird, so dass der Querschnitt annähernd gleich
bleibt. Hierdurch wird der Druckverlust gemindert.The features of
Gemäß den Merkmalen der Ansprüche 9 und 10 werden vorteilhaften Ausgestaltungen der Stauchungen beschrieben.According to the features of claims 9 and 10, advantageous embodiments of the Compressions described.
Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen
- Fig. 1 einen wendelförmigen Wärmeaustauscher gemäß dem Stand der Technik,
- Fig. 2 und Fig. 3 denselben wendelförmigen Wärmeaustauscher gemäß dem Stand der Technik aus jeweils einer anderen Perspektive,
- Fig. 4 einen erfindungsgemäßen Wärmeaustauscher,
- Fig. 5 denselben erfindungsgemäßen Wärmeaustauscher aus einer anderen Perspektive sowie
- Fig. 6 einen erfindungsgemäßen Wärmeaustauscher in vorteilhafter Ausgestaltung.
- Fig. 7 einen alternativen, erfindungsgemäßen Wärmeaustauscher.
- 1 shows a helical heat exchanger according to the prior art,
- 2 and Fig. 3 the same helical heat exchanger according to the prior art, each from a different perspective,
- 4 shows a heat exchanger according to the invention,
- Fig. 5 the same heat exchanger according to the invention from a different perspective as well
- Fig. 6 shows a heat exchanger according to the invention in an advantageous embodiment.
- Fig. 7 shows an alternative heat exchanger according to the invention.
Ein wendelförmiger Wärmeaustauscher 1 nach Fig. 1 bis 3 gemäß dem Stand der Technik
verfügt über einen Eintritt 2 und einen Austritt 3. Dazwischen befinden sich mehrere
Wendelumläufe um eine Mittelachse 6. Der Bereich 4, in dem der Eintritt 2 in die Wendel
eintritt, und der Bereich 5, in dem der Austritt 3 aus der Wendel austritt, befinden sich auf
einer Linie parallel der Mittelachse 6 der Wendel. In den Bereichen 4 und 5 sind die Rohre
verengt, damit der Wärmeaustauscher annähernd zylindrische Form aufweist. Zwischen den
einzelnen Wendelumläufe befinden sich Spalte 7.A
Ein erfindungsgemäßer, wendelförmiger Wärmeaustauscher 1 gemäß Fig. 4 und 5
unterscheidet sich dadurch, dass Eintritt 2 und Austritt 3 um 80° versetzt sind, wodurch der
Bereich 4, in dem der Eintritt 2 in die Wendel eintritt, und der Bereich 5, in dem der Austritt 3
aus der Wendel austritt, nicht hintereinander liegen. Die Einschnürungen 8 sind hierdurch
geringer als beim Stand der Technik.An inventive
Fig. 6 zeigt im Bereich 4, in dem der Eintritt 2 in die Wendel eintritt eine Aufweitung, welche
dazu geeignet ist, die Verengung dahingehend auszugleichen, dass der Rohrquerschnitt
nicht verengt wird. Fig. 6 shows in
In Fig. 7 ist eine alternative Bauform eines erfindungsgemäßen Wärmeaustauschers zu
sehen, bei dem der Eintritt 2 und der Austritt 3 um 180° versetzt sind und somit in die gleiche
Richtung zeigen.7 shows an alternative design of a heat exchanger according to the invention
see, where the
Claims (10)
Applications Claiming Priority (4)
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DE10243077 | 2002-09-16 | ||
DE10243077 | 2002-09-16 | ||
AT1022003 | 2003-01-27 | ||
AT1022003A AT412913B (en) | 2003-01-27 | 2003-01-27 | Helical heat exchanger used in a heating device comprises a region in which an inlet enters the helix and a region in which an outlet exits the helix which do not overlap when viewed in the direction of the central axis of the helix |
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DE (1) | DE10341644B4 (en) |
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DE10341644B4 (en) | 2021-09-23 |
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