NL1005649C2 - Warmtewisselaar, en buis voor de vervaardiging van een dergelijke warmtewisselaar. - Google Patents

Description

Korte aanduiding: Warmtewisselaar, en buis voor de vervaardiging van een dergelijke warmtewisselaar.

De uitvinding heeft betrekking op een gas-waterwarm-tewisselaar, in het bijzonder voor een verbrandingsinrich-ting, met een schroeflijnvormig of spiraalvormig gewikkelde buis waarvan de windingen direct op elkaar liggen voor 5 het vormen van een ruimte voor een verwarmingsgas, zoals verbrandingsgas. De uitvinding heeft tevens betrekking op een buis voor de vervaardiging van een dergelijke warmtewisselaar.

De waterruimte van een warmtewisselaar kan door een 10 metalen mantel, maar ook door een schroefvormige of spiraalvormige buiswikkeling zijn gevormd. In het geval van een buiswikkeling liggen de afzonderlijke windingen direkt op elkaar. Zij vormen een cilindervormige ruimte die, in het geval van een verbrandingsinrichting, de verbrandings-15 ruimte en althans een deel van de verbrandingsgasafvoer omsluit.

Het is gebruikelijk, de buiswikkeling te vormen van een ronde buis, welke gemakkelijk schroefvormig of spiraalvormig gewikkeld kan worden, en waarbij na het wikke-20 len de wikkelingen langs een schroeflijn of een spiraallijn met een lijncontact op elkaar liggen. De afdichting van de omsloten ruimte naar buiten vindt derhalve uitsluitend op genoemde lijn plaats, zodat het uit de waterruimte treden van verwarmingsgas niet met zekerheid kan 25 worden uitgesloten. Om deze reden is het noodzakelijk, de buiswindingen te omgeven door een buitenmantel.

De uitvinding beoogt een warmtewisselaar van de in de aanhef genoemde soort te verschaffen, waarbij de warmteoverdracht van het verwarmingsgas naar het water in de 30 buiswikkeling is geoptimaliseerd, en waarbij een vergaande afdichting van de door de buiswikkeling omsloten ruimte bestaat.

1005649-" -2-

De warmtewisselaar volgens de uitvinding is daartoe daardoor gekenmerkt, dat de buis in het gebied van de verwarmingsgasruimte een door dwarsgleuven onderbroken langsrib bezit. Een dergelijke buis met een langsrib kan 5 gemakkelijk geëxtrudeerd worden. Opdat deze in het vlak van de langsrib gewikkeld kan worden, is de langsrib op vooraf bepaalde onderlinge afstanden voorzien van dwarsgleuven. Wanneer een van een dergelijke rib voorziene buis tot een geschikte temperatuur wordt verwarmd, kan deze 10 zonder meer worden gewikkeld.

De dwarsgleuven hebben een bij voorkeur vanaf de basis daarvan naar buiten wijzende V-vorm. De rib biedt hierdoor geen weerstand tegen het wikkelen. Bij voldoende brede gleuven blijven ook in de gewikkelde toestand vol-15 doende brede stromingsgebieden voor de verwarmingsgassen over. De resterende, zich tussen de dwarsgleuven bevindende delen van de langsrib grijpen dan waaiervormig in elkaar. De verwarmingsgassen omspoelen deze ribdelen in steeds wisselende richtingen, waarbij de ribdelen worden 20 verwarmd en de warmte aan het water in de buiswikkeling wordt overdragen.

Bij wijze van alternatief ten opzichte van een enkele gewikkelde buis van de beschreven soort kan ook een dubbele buis van twee op afstand van elkaar geplaatste buizen 25 met een daartussen gelegen, van dwarsgleuven voorziene langsrib worden toegepast. Daarbij verlopen de dwarsgleuven bij voorkeur van de ene buis naar de andere. De daartussen overblijvende delen van de langsrib worden in wisselende richtingen uit het vlak van de langsrib uitge-30 bogen, welke delen aldus uitsteken in de verwarroingsgas-stroom.

Door het wikkelen wisselen in de beide bovenbeschreven gevallen de resterende ribdelen en de dwarsgleuven elkaar in principe op onregelmatige wijze af. Aldus ont-35 staat een sterke werveling van langstromend verwarmings-gas. Ook vindt door het relatief grote riboppervlak een effectieve warmte-overdracht plaats.

1005649 -3-

In een voorkeursuitvoeringsvorm liggen de windingen bij een rechthoekige buisvorm vlak op elkaar. Hierdoor ontstaat in plaats van een lijnvormig een vlakvormig contact tussen buisdelen langs de schroef- of spiraallijn.

5 Dit leidt tot een rondom gesloten waterruimte met een voldoende afdichting tegen het uittreden van verwarmings-gassen. De afdichting kan aanvullend nog verbeterd worden, doordat de op elkaar liggende vlakken van de windingen door een profilering in elkaar grijpen.

10 Bij voorkeur bestaat de buis uit een aluminium strenggietprofiel. Het extruderen van de enkele resp. dubbele buis met de aangevormde langsrib alsmede de noodzakelijke gleuven van de langsrib kan zeer eenvoudig worden uitgevoerd. Ook het wikkelen levert bij een ge- 15 schikte tempering van de buis geen problemen op.

Op grond van het gebruikte materiaal en de gerichte stroming aan de verwarmingsgas- en waterzijde is de warmtewisselaar bij uitstek geschikt voor een verbrandingsin-richting.

20 De uitvinding wordt nader toegelicht aan de hand van de bijgaande tekening van een warmtewisselaar voor een verbrandingsinrichting, waarin: fig. 1 schematisch een dwarsdoorsnede toont van een warmtewisselaar volgens de uitvinding; 25 fig. 2 het detail II van fig. 1 in een alternatieve uitvoering toont; fig. 3 een dwarsdoorsnede voor een geëxtrudeerde buis toont; fig. 4 een bovenaanzicht van de buis volgens fig. 3 30 in drie stadia toont; fig. 5 schematisch een dwarsdoorsnede van een andere uitvoeringsvorm van een warmtewisselaar met dubbele buis volgens de uitvinding toont; fig. 6 een dwarsdoorsnede van de dubbele buis toont; 35 en fig. 7 een zijaanzicht van de dubbele buis volgens fig. 6 toont.

1005649a -4-

In de verschillende figuren hebben gelijke verwij-zingscijfers betrekking op gelijke onderdelen of onderdelen met een gelijke functie.

De warmtewisselaar heeft een waterruimte met een 5 relatief gering watervolume in de vorm van een gewikkelde buis 1 (fig. 1-4) resp. dubbele buis 1' (fig. 5-7). De warmtewisselaar vormt een verbrandingsruimte 2, waarin een brander 3 uitsteekt, en een verbrandingsgasafvoer 4. De buis 1 resp. dubbele buis 1' is vervaardigd van een alumi-10 nium strengpersprofiel met een bij voorkeur rechthoekige dwarsdoorsnede, en bezit een langsrib 5 (fig. 4, stadium A) . Na het extruderen wordt deze langsrib 5 voorzien van dwarsgleuven 6 (fig. 4, stadium B en fig. 7). Tussen deze dwarsgleuven 6 blijven delen 5' over als delen van de 15 oorspronkelijke langsrib 5. De buis l wordt dan in het vlak van de rib gewikkeld (fig. 4, stadium C) . Daarbij grijpen de delen 5' van de langsrib 5 in elkaar. Zij kunnen elkaar in het centrum van de verbrandingsgasafvoer 4 min of meer overlappen (fig. 1) . Een belangrijk aspect 20 is dat de stroming van het gas voortdurend van richting verandert, en dat een kernstroming in de verbrandingsgasafvoer achterwege blijft.

De dubbele buis 1' wordt volgens fig. 5 in het vlak van de buis gewikkeld. Daarbij liggen de in tegengestelde 25 richtingen uitgebogen delen 5' van de van dwarsgleuven 6 voorziene langsrib 5 in de verbrandingsgasafvoer 4. Ook in deze uitvoeringsvorm kunnen de op elkaar liggende vlakken van de windingen voor een verbeterde afdichting door middel van een profilering complementair in elkaar grijpen 30 op een wijze die is geïllustreerd in fig. 2.

10 0 564 9*

Claims (9)

1. Gas-waterwarmtewisselaar, in het bijzonder voor een verbrandingsinrichting, met een schroeflijnvormig of spiraalvormig gewikkelde buis waarvan de windingen direct 5 op elkaar liggen voor het vormen van een ruimte voor een verwarmingsgas, met het kenmerk, dat de buis (1) in het gebied van de verwarmingsgasruimte (4) een door dwars-gleuven (6) onderbroken langsrib (5) bezit.

2. Warmtewisselaar volgens conclusie 1, met het kenmerk, 10 dat de dwarsgleuven (6) een V-vorm bezitten.

3. Warmtewisselaar volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de zich tussen de dwarsgleuven (6) bevindende delen (5') van de langsrib (5) waaiervormig naast en boven elkaar uitsteken in de verwarmingsgasruimte (4).

4. Warmtewisselaar volgens een van de conclusies 1-3, met het kenmerk, dat de buis als dubbele buis (1') met twee op afstand van elkaar geplaatste buizen met een daartussen gelegen, van dwarsgleuven (6) voorziene langsrib (5) is gevormd.

5. Warmtewisselaar volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de dwarsgleuven (6) als evenwijdige gleuven van de ene buis naar de andere buis verlopen, en de zich daartussen bevindende delen (5#) van de langsrib (5) in afwisselende richtingen uit het vlak van de langsrib (5) zijn uitgebo- 25 gen en uitsteken in de verwarmingsgasruimte (4).

6. Warmtewisselaar volgens een van de conclusies 1-5, met het kenmerk, dat de buis een rechthoekige dwarsdoorsnede bezit en dat de windingen van de buis vlak op elkaar liggen.

7. Warmtewisselaar volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de op elkaar liggende vlakken van de windingen met complementaire profileringen (7) in elkaar grijpen. 4. r»r« » -6-

8. Warmtewisselaar volgens een van de conclusies 1-7, met het kenmerk, dat de buis (1) bestaat uit een aluminium strenggietprof iel.

9, Buis bestemd voor de vervaardiging van een warmtewis-5 selaar volgens een van de conclusies 1-8. i 0 0 6 b 4 9 *