EP3569958B1 - Wärmetauscher - Google Patents

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EP3569958B1
EP3569958B1 EP19174212.1A EP19174212A EP3569958B1 EP 3569958 B1 EP3569958 B1 EP 3569958B1 EP 19174212 A EP19174212 A EP 19174212A EP 3569958 B1 EP3569958 B1 EP 3569958B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
holding
tube
heat exchanger
hose
comb
Prior art date
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Active
Application number
EP19174212.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP3569958A1 (de
Inventor
Inge Meyer
Markus Scheller
Dennis Streiff
Klaus Harrer
Christian Gaugigl
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.)
Mazurczak GmbH
Original Assignee
Mazurczak 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 Mazurczak GmbH filed Critical Mazurczak GmbH
Publication of EP3569958A1 publication Critical patent/EP3569958A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3569958B1 publication Critical patent/EP3569958B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • 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
    • F28D7/02Heat-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
    • F28D7/024Heat-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
    • 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
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/007Auxiliary supports for elements
    • F28F9/013Auxiliary supports for elements for tubes or tube-assemblies

Definitions

  • the invention relates to a heat exchanger with a holding frame and with at least one hose held in the holding frame.
  • the hose is in turn wound into a spiral.
  • the hose coils resulting from the winding must be positioned at a defined distance from one another for the use of the heat exchanger.
  • spacers on the holding frame.
  • These spacers can be designed, for example, as perforated plates, the holes being arranged at a defined distance from one another and a hose turn being pulled through each hole. Threading the tubes through the individual holes of such a perforated plate is found to be very expensive.
  • Such a spacer designed as a perforated plate also shows WO 2012/009802 A1 in a first embodiment.
  • a second embodiment according to the preamble of claim 1 shows a plurality of hoses arranged in parallel and opening into collecting pipes at both ends. The hoses are provided with spacers at regular intervals and are clipped into circular segment-shaped openings on the spacers.
  • the holding frame consists of holding strips arranged in a cross shape to one another.
  • Each retaining bar consists of several retaining elements coupled in series with one another by plug connections.
  • the holding elements have beak-like openings into which the hoses wound into a spiral can be clipped.
  • the retaining strips constructed in this way are not considered to be particularly stable.
  • the construction consists of a large number of parts, which entails high assembly costs.
  • the invention is based on the object of designing a heat exchanger in such a way that it is easier to assemble. This object is achieved in an inventive way by the combination of features of claim 1.
  • the subclaims contain partially advantageous and partially inventive developments of this invention.
  • the invention is based on the basic idea of building the spacer in a modular manner. This means that the spacer is not completely assembled before the hose turns are introduced. Rather, the spacer is made in several parts in order to first roughly pre-assemble the hose coils in the spacer, in order to subsequently assemble them in their final assembly position.
  • the spacer is constructed in such a way that a retaining eyelet is provided for each hose turn. This eyelet is divided into two parts. In this way, the hose does not have to be threaded through the holding eyelet, but can be inserted laterally into the holding eyelet and preassembled in order to then be finally assembled in the desired final assembly position by closing the holding eyelet.
  • the spacer initially consists of a holding comb.
  • the holding comb has holding grooves between the individual comb teeth, the groove edges of which form the comb teeth.
  • the number of retaining grooves on a retaining comb corresponds to the number of hose turns of a hose disc or hose spiral wound next to one another.
  • the retaining comb can be pushed with its retaining grooves through the individual hose spirals or hose disks arranged one above the other or one behind the other, the retaining grooves each having a hose winding of each Pick up hose washer or hose spiral.
  • the hose disks or hose spirals can also be wound onto the respective holding comb. This can be done automatically.
  • a positioning template is used to position the hose coils in their desired position in relation to one another.
  • the positioning template has a number of U-shaped recesses arranged next to one another and corresponding to the number of hose disks or hose spirals arranged one above the other.
  • the positioning template is simply pushed through the hose disks or hose spirals above or below the retaining comb and then pivoted so that each U-shaped recess accommodates a hose turn. If one considers the combination of the holding grooves on the positioning template and the groove edges of the holding grooves, they work together in such a way that the groove edges of the holding grooves close the respective opening of the U-shaped recess to form a circumferential holding eyelet for the hose winding.
  • both the retaining comb and the positioning template can each be pivoted through 90 degrees in relation to the construction described above and introduced into a hose package.
  • the number of retaining grooves in the retaining comb then corresponds to the number of hose disks arranged one above the other, and vice versa, the number of U-shaped recesses in the positioning template corresponds to the number of hose coils wound next to one another.
  • Rods preferably plastic rods
  • These plastic rods can be connected to one another with sleeve-shaped corner connectors to form a holding frame.
  • the holding frame can, for example, have two rectangular or square frame parts which are spaced apart from one another by spacer tabs. A plurality of spacers with a plurality of tubes arranged one above the other and wound into spirals are then arranged between these frame parts.
  • Each hose wound into a spiral forms a type of hose disk, with several hose disks, each consisting of a hose wound into a spiral, being arranged one above the other in a horizontal holding frame and next to one another in a standing holding frame to form a hose package.
  • hose packages next to one another, it is also conceivable to expand the holding frame with plug-in sleeves with several plug-in openings, for example T-shaped plug-in sleeves, so that two or more holding frames can be combined to form a holding frame with several hose packs.
  • the individual positioning templates can also be combined to form integral components.
  • a double template in such a way that the U-shaped recesses are cut out on both sides from the long sides of a rectangular tab.
  • a comb-like positioning template with the above-described rectangular tabs with U-shaped recesses cut out on both sides as comb teeth.
  • the comb-like positioning template and the retaining comb are placed, as it were, on a gap in order to form the enclosed retaining eyelets for the individual hose windings.
  • distributors or collectors are provided for connecting the hose ends as a feed line or discharge line into the heat exchanger.
  • Both the holding frame and its rods and the spacers for the hose disks or hose spirals are positively connected to one another in the invention.
  • the individual parts of the heat exchanger can therefore be joined and connected to one another by plug connections.
  • plug connections it is possible to choose the individual components from different materials and thus optimally adapt them to their respective application without having to take into account the compatibility of the components in terms of joining technology.
  • the consistent use of form-fitting and non-material connections thus makes it possible to optimize and combine the parts with regard to their technical requirements. In the case of material connections, attention should always be paid to the compatibility of the individual parts to be connected to one another.
  • the in Fig. 1 The heat exchanger shown consists initially of a holding frame 1 and a hose package 2 held in the holding frame 1.
  • the hose package 2 in turn consists of seven hoses 3 each wound into a planar spiral. Consequently shows Fig. 1 a hose package 2 with seven hose disks arranged next to one another or one behind the other in the transverse direction 4. Analogously shows Fig. 2 the front hose washer on top of the hose package 2.
  • the holding frame 1 in turn consists of two sub-frames spaced apart in the transverse direction 4.
  • the sub-frames consist of plug-in rods 5 and pipe sleeves 6.
  • the pipe sleeves 6 at the same time form the corner connectors of the two sub-frames forming the holding frame 1.
  • the two subframes forming the holding frame 1 are connected to one another by a plurality of spacer tabs 7.
  • the spacer tabs 7 are simply penetrated by the rods 5 in corresponding bores and hold the sub-frames at the desired distance in the transverse direction 4.
  • additional sleeves 8 can still be seen. These additional sleeves 8 are penetrated by the rods 5 and serve to connect fitting parts 9, which are not explained in more detail and which can serve, for example, as holders or for fixing.
  • a distributor 10 can be seen on both sides of the holding frame 1.
  • the distributors 10 each have a receptacle 11 for the hose end 12 of a hose 3.
  • the distributors 10 also have pipe stubs 14 that run in the vertical direction 13 and are bent at right angles. Via the pipe socket 14, the distributors 10 conduct the heat transfer medium either into the hoses 3 or out of the hoses 3 and thus out of the heat exchanger.
  • FIG. 1 four spacers 15, each offset by 90 degrees, for the individual hose turns of the hoses 3.
  • Fig. 4 shows a holding frame 16 constructed in a modular manner from a plurality of holding frames 1.
  • the two outer holding frames 1 are connected to one another by means of T-socket sleeves 17 with the middle holding frame 1.
  • the four spacers 15 arranged at a 90 degree distance are also indicated.
  • the three hose packages 2 arranged horizontally next to one another in the holder 16 are shown in FIG Fig. 4 , as well as in the representation of the Fig. 5 omitted for simplicity.
  • Fig. 5 shows a vertically oriented holding frame 16, which in turn is modularly composed of three holding frames 1 connected via T-socket sleeves 17.
  • a distributor 10 is assigned to each of the three holding frames 1 on both sides.
  • the distributors 10 are connected to one another by the continuous pipe sockets 14 and are thus connected in series.
  • FIG. 3 shows a holding comb 18 with a plurality of holding grooves 19 arranged next to one another.
  • each spacer 15 is composed of such a holding comb 18 and a positioning template 20 described below.
  • Fig. 8 d finally shows a positioning template 20.
  • the positioning template 20 is designed as a rectangular tab 24 and has U-shaped recesses 21 on each of its long sides.
  • the positioning template 20 shown differs from that in FIG Fig. 8 d) Positioning template 20 shown merely by means of fastening eyes 22 at the edge. With fastening eyes 22 and a corresponding bolt, positioning template 20 can be adapted, for example, to holding comb 18.
  • the Fig. 8 a), b) and c) show positioning templates 20 designed in the manner of a comb Fig. 8 c)
  • the positioning template 20 shown again has fastening eyes 22. Otherwise the in Fig. 8 b) and Fig. 8 c) Positioning templates 20 shown structurally identical. From the in Fig. 8 a) Positioning template 20 shown differ from those in Fig. 8 b) and Fig. 8 c) Positioning scraper ions 20 shown only by the orientation.
  • the connecting rail 23 for the individual Tabs 24 with the recesses 21 runs in Fig. 8 a) above and in Fig. 8 b) and c) below.
  • Fig. 6 a positioning template 20 with six tabs 24 is shown.
  • the U-shaped recesses 21 are formed in each of the long sides of the tabs 24. In the representation of the FIGS. 6 and 8 not all U-shaped recesses 21 are provided with reference numerals for the sake of better readability.
  • the positioning templates 20 are designed in such a way that a U-shaped recess 21 is provided for each hose turn of the coiled hoses forming the hose package 2.
  • a U-shaped recess 21 is provided for each hose turn of the coiled hoses forming the hose package 2.
  • the hose package 2 shown in the exemplary embodiment therefore consists of seven planar wound hoses or planar wound hose disks.
  • the planar wound hose disks are arranged one behind the other in the holding frame 1 in the transverse direction 4.
  • the positioning template 20 shown here shows that seven U-shaped recesses 21 are formed on each tab 24 on both sides. For the sake of better readability, only a few recesses 21 are again marked with reference numbers.
  • the positioning template 20 has a number of rows of U-shaped recesses 21 running in the transverse direction 4 that corresponds to the number of hose turns of an individual hose 3.
  • a separate row of U-shaped recesses 21 is thus provided for each of the hose turns of the hoses 3 lying one behind the other in the transverse direction 4.
  • the positioning template 20 according to Fig. 9 is pushed into the hose package 2 in the transverse direction 4.
  • the individual hoses 3 or hose coils are each introduced into the associated U-shaped recess 21.
  • the retaining comb 18 is then pushed into the hose package 2 in the transverse direction 4 as well. From the representation of the Fig. 10 it can be seen that the holding grooves 19 on the holding comb 18 with the U-shaped recesses 21 align on the positioning template 20. The hoses 3 can thus pass through both the retaining comb 18 in its retaining grooves 19 and the positioning template 20 in the U-shaped recesses 21. From the representation of the Fig. 9 and the Fig. 10 it can also be seen that the groove edges 26, that is to say the prongs of the holding comb 18, close the openings of the U-shaped recesses 21. The groove edges 26 complement the U-shaped recesses 21 to form circumferential holding eyes for the hoses 3.
  • the positioning template 20 and the holding comb 18 are either fixed to one another or also connected to the holding frame 1. If you use the in Fig. 8 b) or in Fig. 8 c) The positioning templates 20 shown together with the holding comb 18, the holding grooves 19 are closed at their open ends with additional fixing strips running transversely to the holding grooves 19.
  • FIG. 3 shows in the upper half a view of the installed positioning template 20 and in its lower half the view of the holding comb 18 installed there.
  • the above invention is particularly suitable for heat exchangers with plastic hoses 3.
  • the plastic hoses 3 consist of fluoroplastics and serve to supply and discharge the heat transfer medium or the process fluid.
  • the holding frame 1 is also made of plastic if possible.
  • plastics leads to a lower weight of the heat exchanger and thus to particularly good handling properties of the heat exchanger.
  • the individual parts are particularly well suited to compensate for expansion or contraction of the tubes 3 due to temperature changes.

Landscapes

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher mit einem Halterahmen und mit mindestens einem im Halterahmen gehaltenen Schlauch. Der Schlauch ist seinerseits zu einer Spirale aufgewickelt. Die durch das Aufwickeln sich ergebenden Schlauchwindungen müssen für den Einsatz des Wärmetauschers in einem definierten Abstand zueinander positioniert sein.
  • Hierzu ist es beispielsweise aus der DE 85 27 570 U1 bekannt, einen oder mehrere Abstandshalter am Halterahmen vorzusehen. Diese Abstandshalter können beispielsweise als gelochte Platten ausgestaltet sein, wobei die Löcher in einem definierten Abstand zueinander angeordnet sind und durch jedes Loch eine Schlauchwindung hindurch gezogen ist. Das Durchfädeln der Schläuche durch die einzelnen Löcher einer solchen gelochten Platte wird als sehr aufwendig empfunden. Einen solchen als Lochplatte ausgestalteten Abstandshalter zeigt auch die WO 2012/009802 A1 in einer ersten Ausführungsform. Eine zweite Ausführungsform gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 zeigt mehrere parallel angeordnete und an beiden Enden in Sammelrohre mündende Schläuche. Die Schläuche sind in regelmäßigen Abständen mit Abstandshaltern versehen und werden in kreissegmentförmige Öffnungen an den Abstandshaltern eingeklipst.
  • Aus der DE 87 09 710 U1 ist ein weiterer Halterahmen für Kunststoffschläuche zum Einsatz in Wärmetauschern bekannt. Der Halterahmen besteht dabei aus kreuzförmig zueinander angeordneten Halteleisten. Jede Halteleiste besteht aus mehreren durch Steckverbindungen miteinander in Reihe gekuppelten Halteelementen. Die Halteelemente weisen schnabelartige Öffnungen auf, in welche die zu einer Spirale gewickelten Schläuche eingeklipst werden können. Zum einen werden die so aufgebauten Halteleisten als nicht sonderlich stabil angesehen. Zum anderen besteht die Konstruktion aus sehr vielen Teilen, was einen hohen Montageaufwand nach sich zieht.
  • Aus der US 4 167 211 A ist ein weiteres Haltesystem für Schläuche von Wärmetauschern bekannt. Es handelt sich wiederum um Halteleisten. Allerdings muss bei diesem System ein Kernrohr angeschweißt werden und es ist eine zusätzliche Einhausung vorhanden. Auch dieses System wird aufgrund der zusätzlichen Komponenten als wenig praxistauglich angesehen.
  • Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetauscher so zu gestalten, dass er einfacher zu montieren ist. Diese Aufgabe ist durch die Merkmalskombination des Anspruchs 1 in erfinderischer Weise gelöst. Die Unteransprüche beinhalten teilweise vorteilhafte und teilweise für sich selbst erfinderische Weiterbildungen dieser Erfindung.
  • Die Erfindung beruht auf der Grundüberlegung, den Abstandshalter modular aufzubauen. Dies bedeutet, dass der Abstandshalter nicht fix und fertig montiert wird, bevor die Schlauchwindungen eingebracht werden. Vielmehr wird der Abstandshalter mehrteilig ausgeführt, um die Schlauchwindungen zunächst in dem Abstandshalter grob vorzumontieren, um sie anschließend in ihrer Montageendposition endzumontieren. Hierzu ist der Abstandshalter so aufgebaut, dass für jede Schlauchwindung eine Halteöse vorgesehen ist. Diese Halteöse ist zweigeteilt. Auf diese Weise muss der Schlauch nicht durch die Halteöse hindurch gefädelt werden, sondern kann seitlich in die Halteöse eingebracht und vormontiert werden, um anschließend durch das Verschließen der Halteöse in der gewünschten Montageendposition endmontiert zu werden.
  • Gemäß der Erfindung besteht der Abstandshalter zunächst aus einem Haltekamm. Der Haltekamm weist zwischen den einzelnen Kammzinken Haltenuten auf, deren Nutränder die Kammzinken bilden. Die Anzahl der Haltenuten an einem Haltekamm entspricht der Anzahl nebeneinander aufgewickelter Schlauchwindungen einer Schlauchscheibe bzw. einer Schlauchspirale. Zur Montage kann der Haltekamm so mit seinen Haltenuten durch die einzelnen übereinander oder hintereinander angeordneten Schlauchspiralen bzw. Schlauchscheiben hindurch geschoben werden, wobei die Haltenuten jeweils eine Schlauchwicklung einer jeden Schlauchscheibe bzw. Schlauchspirale aufnehmen. Alternativ können die Schlauchscheiben oder Schlauchspiralen auch auf den jeweiligen Haltekamm aufgespult werden. Dies kann maschinell erfolgen.
  • Um die Schlauchwicklungen in ihrer gewünschten Position zueinander zu positionieren existiert eine Positionierschablone. Die Positionierschablone weist eine der Anzahl der übereinander angeordneten Schlauchscheiben oder Schlauchspiralen entsprechende Anzahl nebeneinander angeordneter und U-förmiger Ausnehmungen auf. Die Positionierschablone wird zur Montage einfach oberhalb oder unterhalb des Haltekamms ihrerseits durch die Schlauchscheiben bzw. Schlauchspiralen hindurch geschoben und anschließend so verschwenkt, dass jede U-förmige Ausnehmung eine Schlauchwindung aufnimmt. Betrachtet man die Kombination aus den Haltenuten an der Positionierschablone und die Nutränder der Haltenuten, wirken diese so zusammen, dass die Nutränder der Haltenuten die jeweilige Öffnung der U-förmigen Ausnehmung zu einer umlaufenden Halteöse für die Schlauchwindung verschließen.
  • Auf diese Weise ist es beispielsweise möglich, die Montage der Abstandshalter an den Schlauchpaketen zu mechanisieren bzw. zu automatisieren. Auch ist es möglich, die Montageschritte gegeneinander auszutauschen, also im ersten Montageschritt die Positionierschablonen anzubringen und im zweiten Schritt den Haltekamm einzubringen. In der Montageendstellung des Abstandshalters sind der Haltekamm und die Positionierschablone dann miteinander verbunden.
  • Mit der zweiten im Hauptanspruch beanspruchten Variante ist klargestellt, dass sowohl der Haltekamm als auch die Positionierschablone jeweils um 90 Grad verschwenkt gegenüber der vorbeschriebenen Konstruktion in ein Schlauchpaket eingebracht werden können. Es entspricht dann die Anzahl der Haltenuten im Haltekamm der Anzahl der übereinander angeordneten Schlauchscheiben und vice versa entspricht die Anzahl der U-förmigen Ausnehmungen in der Positionierschablone der Anzahl der nebeneinander aufgewickelten Schlauchwindungen.
  • Zur weiteren Vereinfachung ist vorgeschlagen, den Halterahmen für den Wärmetauscher aus steckbaren Elementen zusammenzusetzen. Besonders geeignet sind Stäbe, vorzugsweise Kunststoffstäbe. Diese Kunststoffstäbe können mit muffenförmigen Eckverbindern zu einem Halterahmen miteinander verbunden werden. Der Halterahmen kann beispielsweise zwei durch Distanzlaschen voneinander beabstandete rechteckförmige oder quadratische Rahmenteile aufweisen. Zwischen diesen Rahmenteilen sind dann mehrere Abstandshalter mit mehreren übereinander angeordneten und zu Spiralen aufgewickelten Schläuchen angeordnet. Jeder zu einer Spirale aufgewickelte Schlauch bildet eine Art Schlauchscheibe, wobei zur Bildung eines Schlauchpakets mehrere Schlauchscheiben, die aus jeweils einem zu einer Spirale aufgewickelten Schlauch bestehen, bei einem liegenden Halterahmen übereinander und bei einem stehenden Halterahmen nebeneinander angeordnet sind. Um mehrere Schlauchpakete ihrerseits nebeneinander anordnen zu können ist es auch denkbar, den Halterahmen durch Steckmuffen mit mehreren Stecköffnungen, beispielsweise T-förmige Steckmuffen, zu erweitern, so dass zwei oder mehr Halterahmen zu einem Haltegestell mit mehreren Schlauchpaketen zusammengesetzt werden können.
  • In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung können die einzelnen Positionierschablonen auch zu integralen Bauteilen zusammengefasst werden. Beispielsweise ist es möglich, eine Doppelschablone so zu gestalten, dass die U-förmigen Ausnehmungen beidseitig aus den Langseiten einer rechteckförmigen Lasche ausgeschnitten sind. In weiterer Ausgestaltung ist es möglich, eine kammartige Positionierschablone zu realisieren mit den vorbeschriebenen rechteckförmigen Laschen mit beidseitig ausgeschnittenen U-förmigen Ausnehmungen als Kammzinken. Hier werden dann die kammartige Positionierschablone und der Haltekamm gleichsam auf Lücke gesetzt, um für die einzelnen Schlauchwindungen jeweils die umschlossenen Halteösen auszubilden.
  • In weiterer Ausgestaltung ist es auch möglich, weitere Funktionsteile am Halterahmen zu lagern. Insbesondere sind Verteiler oder Sammler zum Anschluss der Schlauchenden vorgesehen als Zuleitung oder Ableitung in den Wärmetauscher.
  • Sowohl der Halterahmen und seine Stäbe als auch die Abstandshalter für die Schlauchscheiben oder Schlauchspiralen sind bei der Erfindung formschlüssig miteinander verbunden. Die Einzelteile des Wärmetauschers können also durch Steckverbindungen miteinander gefügt und verbunden werden. Auf diese Weise ist es möglich, die einzelnen Bauteile aus unterschiedlichen Werkstoffen zu wählen und sie so optimal an ihren jeweiligen Einsatzzweck anzupassen, ohne auf fügetechnische Verträglichkeiten der Bauteile Rücksicht nehmen zu müssen. Die durchgängige Anwendung formschlüssiger und nicht stoffschlüssiger Verbindungen ermöglicht es somit, die Teile hinsichtlich ihrer technischen Anforderungen zu optimieren und zu kombinieren. Bei stoffschlüssigen Verbindungen müsste immer auf die Verträglichkeit der einzelnen miteinander zu verbindenden Teile geachtet werden.
  • Anhand der in den Zeichnungsfiguren beschriebenen Ausführungsbeispiele ist die Erfindung mit weiteren Einzelheiten erläutert. Es zeigen:
  • Fig. 1
    eine perspektivische Ansicht eines erfindungsmäßigen Wärmetauschers,
    Fig. 2
    eine Vorderansicht des Wärmetauschers aus Fig. 1,
    Fig. 3
    den Schnitt III - III aus Fig. 2,
    Fig. 4
    ein aus drei Halterahmen modular aufgebautes Haltegestell in horizontaler Ausrichtung,
    Fig. 5
    ein aus drei Halterahmen modular zusammengesetztes Haltegestell mit in Serie geschalteten Verteilern in vertikaler Ausrichtung,
    Fig. 6
    eine perspektivische Darstellung einer kammartigen Positionierschablone,
    Fig. 7
    eine Darstellung eines Haltekamms,
    Fig. 8
    mehrere Varianten einer Positionierschablone,
    Fig. 9
    die Positionierschablone aus Fig. 8 a) in ihrer auf den Haltekamm gemäß Fig. 7 aufgelegten Position,
    Fig. 10
    die Darstellung der Fig. 9 um 180 Grad gedreht mit auf der Positionierschablone aufliegendem Haltekamm.
  • Der in Fig. 1 dargestellte Wärmetauscher besteht zunächst aus einem Halterahmen 1 und einem im Halterahmen 1 gehaltenen Schlauchpaket 2. Das Schlauchpaket 2 besteht seinerseits aus sieben jeweils zu einer planaren Spirale aufgewickelten Schläuchen 3. Jeder zu einer Spirale aufgewickelte Schlauch 3 bildet in der Terminologie der hiesigen Anmeldung eine Schlauchscheibe. Folglich zeigt Fig. 1 ein Schlauchpaket 2 mit sieben in Querrichtung 4 nebeneinander bzw. hintereinander angeordneten Schlauchscheiben. Analog dazu zeigt Fig. 2 die vordere, obenauf liegende Schlauchscheibe des Schlauchpakets 2.
  • Der Halterahmen 1 besteht seinerseits aus zwei in Querrichtung 4 beabstandeten Teilrahmen. Die Teilrahmen bestehen aus steckbaren Stäben 5 und Rohrmuffen 6. Die Rohrmuffen 6 bilden zugleich die Eckverbinder der beiden den Halterahmen 1 bildenden Teilrahmen. In Querrichtung 4 sind die beiden den Halterahmen 1 bildenden Teilrahmen durch mehrere Distanzlaschen 7 miteinander verbunden. Die Distanzlaschen 7 werden dabei in entsprechenden Bohrungen einfach von den Stäben 5 durchsetzt und halten die Teilrahmen auf der gewünschten Distanz in Querrichtung 4. In Fig. 1 sind noch Zusatzmuffen 8 erkennbar. Diese Zusatzmuffen 8 sind von den Stäben 5 jeweils durchsetzt und dienen zum Anschluss von nicht näher erläuterten Beschlagteilen 9, die z.B. als Halter oder zur Fixierung dienen können.
  • Schließlich ist in Fig. 1 auf beiden Seiten des Halterahmens 1 jeweils ein Verteiler 10 erkennbar. Die Verteiler 10 weisen jeweils eine Aufnahme 11 für das Schlauchende 12 jeweils eines Schlauches 3 auf. Die Verteiler 10 weisen ferner in Vertikalrichtung 13 verlaufende und rechtwinklig abgebogene Rohrstutzen 14 auf. Über die Rohrstutzen 14 leiten die Verteiler 10 das Wärmeträgermedium entweder in die Schläuche 3 hinein oder aus den Schläuchen 3 und damit aus dem Wärmetauscher heraus.
  • Schließlich zeigt Fig. 1 vier jeweils um 90 Grad versetzt angeordnete Abstandshalter 15 für die einzelnen Schlauchwindungen der Schläuche 3.
  • Fig. 4 zeigt ein aus mehreren Halterahmen 1 modular aufgebautes Haltegestell 16. Beim Haltegestell 16 sind die äußeren beiden Halterahmen 1 mit dem mittleren Halterahmen 1 über T-Steckmuffen 17 miteinander verbunden. In der Darstellung der Fig. 4 sind auch die vier im 90 Grad-Abstand angeordneten Abstandshalter 15 angedeutet. Die drei im Halter 16 horizontal nebeneinander angeordneten Schlauchpakete 2 sind in der Darstellung der Fig. 4, ebenso wie in der Darstellung der Fig. 5 der Einfachheit halber fortgelassen.
  • Fig. 5 zeigt ihrerseits ein vertikal orientiertes Haltegestell 16, welches wiederum aus drei über T-Steckmuffen 17 verbundenen Halterahmen 1 modular zusammengesetzt ist. In Fig. 5 ist jedem der drei Halterahmen 1 beidseitig jeweils ein Verteiler 10 zugeordnet. Die Verteiler 10 sind durch die durchgängigen Rohrstutzen 14 miteinander verbunden und somit in Serie geschaltet.
  • Fig. 7 zeigt schließlich einen Haltekamm 18 mit mehreren nebeneinander angeordneten Haltenuten 19. Jeder Abstandshalter 15 ist gemäß der Erfindung aus einem solchen Haltekamm 18 und einer nachstehend beschriebenen Positionierschablone 20 zusammengesetzt.
  • Fig. 8 d) zeigt schließlich eine Positionierschablone 20. Die Positionierschablone 20 ist als rechteckförmige Lasche 24 ausgestaltet und weist an ihren Langseiten jeweils U-förmige Ausnehmungen 21 auf. Die in Fig. 8 e) gezeigte Positionierschablone 20 unterscheidet sich von der in Fig. 8 d) gezeigten Positionierschablone 20 lediglich durch randseitige Befestigungsaugen 22. Mit den Befestigungsaugen 22 und einem entsprechenden Bolzen kann die Positionierschablone 20 beispielsweise am Haltekamm 18 adaptiert werden.
  • Die Fig. 8 a), b) und c) zeigen kammartig ausgebildete Positionierschablonen 20. Die in Fig. 8 c) dargestellte Positionierschablone 20 weist wiederum Befestigungsaugen 22 auf. Ansonsten sind die in Fig. 8 b) und Fig. 8 c) gezeigten Positionierschablonen 20 baugleich. Von der in Fig. 8 a) dargestellten Positionierschablone 20 unterscheiden sich die in Fig. 8 b) und Fig. 8 c) dargestellten Positionierschab-Ionen 20 lediglich durch die Orientierung. Die Verbindungsschiene 23 für die einzelnen Laschen 24 mit den Ausnehmungen 21 verläuft in Fig. 8 a) oben und in Fig. 8 b) und c) unten. In Fig. 6 ist eine Positionierschablone 20 mit sechs Laschen 24 dargestellt. In die Langseiten der Laschen 24 sind jeweils die U-förmigen Ausnehmungen 21 eingeformt. In der Darstellung der Fig. 6 und Fig. 8 sind nicht alle U-förmigen Ausnehmungen 21 der besseren Lesbarkeit halber mit Bezugsziffern versehen.
  • Die Positionierschablonen 20 sind im Ausführungsbeispiel so ausgestaltet, dass für jede Schlauchwindung der das Schlauchpaket 2 bildenden aufgewickelten Schläuche eine U-förmige Ausnehmung 21 vorgesehen ist. Anhand des in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiels ist erkennbar, dass insgesamt sieben Schlauchenden 12 vorhanden sind. Also besteht das im Ausführungsbeispiel gezeigte Schlauchpaket 2 aus sieben planar gewickelten Schläuchen bzw. planar gewickelten Schlauchscheiben. Die planar gewickelten Schlauchscheiben sind in Querrichtung 4 hintereinander im Halterahmen 1 angeordnet.
  • An der in Fig. 9 gezeigten Positionierschablone 20 ist erkennbar, dass an jeder Lasche 24 beidseitig sieben U-förmige Ausnehmungen 21 ausgebildet sind. Der besseren Lesbarkeit halber sind wiederum nur einige Ausnehmungen 21 mit Bezugsziffern gekennzeichnet. In der zur Querrichtung 4 der Fig. 8 rechtwinklig verlaufenden Horizontalrichtung 25 der Fig. 9 weist die Positionierschablone 20 eine der Anzahl der Schlauchwindungen eines einzelnen Schlauches 3 entsprechende Anzahl von in Querrichtung 4 verlaufenden Reihen von U-förmigen Ausnehmungen 21 auf. Für jede der hintereinander in Querrichtung 4 liegenden Schlauchwindungen der Schläuche 3 ist somit eine separate Reihe von U-förmigen Ausnehmungen 21 vorgesehen. Die Positionierschablone 20 gemäß Fig. 9 wird in Querrichtung 4 in das Schlauchpaket 2 eingeschoben. Die einzelnen Schläuche 3 bzw. Schlauchwindungen werden jeweils in die zugeordnete U-förmige Ausnehmung 21 eingebracht.
  • Anschließend wird der Haltekamm 18 ebenfalls in Querrichtung 4 in das Schlauchpaket 2 eingeschoben. Aus der Darstellung der Fig. 10 ist erkennbar, dass die Haltenuten 19 am Haltekamm 18 mit den U-förmigen Ausnehmungen 21 an der Positionierschablone 20 fluchten. Somit können die Schläuche 3 sowohl den Haltekamm 18 in dessen Haltenuten 19 als auch die Positionierschablone 20 in den U-förmigen Ausnehmungen 21 durchsetzen. Aus der Darstellung der Fig. 9 und der Fig. 10 ist weiterhin erkennbar, dass die Nutränder 26, also die Zinken des Haltekamms 18, die Öffnungen der U-förmigen Ausnehmungen 21 verschließen. Die Nutränder 26 ergänzen die U-förmigen Ausnehmungen 21 folglich zu umlaufenden Halteösen für die Schläuche 3. Zum dauerhaften Verschließen der so gebildeten Halteösen sind die Positionierschablone 20 und der Haltekamm 18 entweder aneinander fixiert oder ebenfalls mit dem Halterahmen 1 verbunden. Verwendet man die in Fig. 8 b) oder in Fig. 8 c) gezeigten Positionierschablonen 20 zusammen mit dem Haltekamm 18 werden die Haltenuten 19 mit zusätzlichen, quer zu den Haltenuten 19 verlaufenden Fixierstreifen an ihren offenen Enden verschlossen.
  • Die Schnittdarstellung in Fig. 3 zeigt in der oberen Hälfte einen Blick auf die verbaute Positionierschablone 20 und in ihrer unteren Hälfte den Blick auf den dort verbauten Haltekamm 18.
  • Die vorstehende Erfindung eignet sich besonders für Wärmetauscher mit Kunststoffschläuchen 3. Insbesondere bestehen die Kunststoffschläuche 3 aus Fluorkunststoffen und dienen zur Zu- und Ableitung des Wärmeträgermediums bzw. des Prozessfluids. Der Halterahmen 1 ist möglichst auch aus Kunststoff gefertigt.
  • Die Verwendung von Kunststoffen führt zu einem geringeren Gewicht des Wärmetauschers und damit zu besonders guten Handhabungseigenschaften des Wärmetauschers. Die einzelnen Teile sind besonders gut geeignet, temperaturänderungsbedingte Ausdehnungen oder Schrumpfungen der Schläuche 3 zu kompensieren.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Halterahmen
    2
    Schlauchpaket
    3
    Schlauch
    4
    Querrichtung
    5
    Stab
    6
    Rohrmuffe
    7
    Distanzlasche
    8
    Zusatzmuffe
    9
    Beschlagteil
    10
    Verteiler
    11
    Aufnahme
    12
    Schlauchende
    13
    Vertikalrichtung
    14
    Rohrstutzen
    15
    Abstandshalter
    16
    Haltegestell
    17
    T-Steckmuffe
    18
    Haltekamm
    19
    Haltenut
    20
    Positionierschablone
    21
    U-förmige Ausnehmung
    22
    Befestigungsauge
    23
    Verbindungsschiene
    24
    Lasche
    25
    Horizontalrichtung
    26
    Nutrand

Claims (7)

  1. Wärmetauscher mit einem in einem Halterahmen (1) gehaltenen und aus mehreren übereinander angeordneten Schlauchscheiben zusammengesetzten Schlauchpaket (2), wobei jeweils ein Schlauch (3) mit planar nebeneinander aufgewickelten Schlauchwindungen eine Schlauchscheibe bildet und mit mindestens einem die Schlauchwindungen in einem definierten Abstand zueinander positionierenden Abstandshalter (15)
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Abstandshalter (15) einen Haltekamm (18) mit einer der Anzahl der nebeneinander aufgewickelten Schlauchwindungen entsprechenden Anzahl von Haltenuten (19) aufweist und
    dass jeder Haltenut (19) eine mit dem Haltekamm (18) zusammenwirkende Positionierschablone (20) zugeordnet ist mit einer der Anzahl der übereinander angeordneten Schlauchscheiben entsprechenden Anzahl nebeneinander angeordneter U-förmiger Ausnehmungen (21) oder
    dass der Abstandshalter (15) einen Haltekamm (18) mit einer der Anzahl der übereinander angeordneten Schlauchscheiben entsprechenden Anzahl von Haltenuten (19) aufweist und
    dass jeder Haltenut (19) eine mit dem Haltekamm (18) zusammenwirkende Positionierschablone (20) zugeordnet ist mit einer der Anzahl der nebeneinander aufgewickelten Schlauchwindungen entsprechenden Anzahl nebeneinander angeordneten U-förmiger Ausnehmungen (21).
  2. Wärmetauscher nach Anspruch 1
    dadurch gekennzeichnet,
    dass im Montageendzustand die Schlauchwindungen der Schlauchscheiben in den Haltenuten (19) nebeneinander einliegen und jeweils eine U-förmige Ausnehmung (21) einer oberhalb oder unterhalb der Haltenut (19) angeordneten Positionierschablone (20) durchsetzen, wobei der Nutrand (26) der Haltenut (19) im Bereich der Öffnung der U-förmigen Ausnehmung (21) und die U-förmige Ausnehmung (21) jeweils eine Halteöse des Abstandshalters (15) bilden.
  3. Wärmetauscher nach Anspruch 1
    dadurch gekennzeichnet,
    dass im Montageendzustand die Schlauchwindungen der übereinander angeordneten Schlauchscheiben in den Haltenuten (19) nebeneinander einliegen und jeweils eine U-förmige Ausnehmung (21) einer oberhalb oder unterhalb der Haltenut (19) angeordneten Positionierschablone (20) durchsetzen, wobei der Nutrand (26) der Haltenut (19) im Bereich der Öffnung der U-förmigen Ausnehmung (21) und die U-förmige Ausnehmung (21) jeweils eine Halteöse des Abstandshalter (15) bilden.
  4. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Halterahmen (1) aus mehreren steckbaren Stäben (5) und Rohrmuffen (6) zusammengesetzt ist.
  5. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 4
    gekennzeichnet
    durch eine mit zwei benachbarten Haltenuten (19) zusammenwirkende Positionierschablone (20) mit aus den Langseiten einer rechteckförmigen Lasche (24) ausgeschnittenen U-förmigen Ausnehmungen (21).
  6. Wärmetauscher nach Anspruch 5
    gekennzeichnet
    durch mit ihren Enden verbundene Laschen (24) zur Bildung einer kammartigen Positionierschablone (20).
  7. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 6
    gekennzeichnet
    durch mindestens einen am Halterahmen (1) adaptierten Verteiler (10) zum Anschluss der Enden der Schlauchscheiben als Zuleitung oder Ableitung des Wärmetauschers.
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