NL7909338A - Inrichting voor het overdragen van warmte door middel van holle draden alsmede daarvoor te gebruiken holle draden. - Google Patents

Description

' * «5 t AGW 1861

Inrichting voor het overdragen, van warmte door middel van holle draden alsmede daarvoor te gebruiken holle draden.

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het overdragen van warmte door middel van holle draden en op daarvoor te gebruiken 5 holle draden.

Er zijn warmtewisselaars uit holle draden, ook wel holle vezels genoemd, bekend waarbij de holle draden in rechte lijnen en parallel op een bepaalde afstand van elkaar zijn aangebracht.

Dunwandige holle draden en de vervaardiging hiervan werden reeds 10 eerder voorgesteld.

Onder "dunwandige holle draad" wordt in het raam van de onderhavige uitvinding verstaan een hol cylindrisch lichaam van willekeurige lengte met bij voorbeeld een cirkelvormige of elliptische dwarsdoorsnede waarvan de wanddikte over de lengte en de omtrek in hoofdzaak 15 constant is en minder bedraagt dan ongeveer 15% van de grootste buitenafmeting van de dwarsdoorsnede van de draad. Bij een cirkelvormige dwarsdoorsnede komt de grootste uitwendige afmeting overeen met de buitendiameter, terwijl bij een elliptische doorsnede de lange as bepalend is voor de grootste uitwendige diameter.

» 20 De dunwandige holle draden volgens de vinding bezitten ten opzichte van de bekende dunwandige holle draden een hogere sterkte, maar vertonen toch een grote doorstroomopening in de dwarsdoorsnede en een • goed afgesloten d.w.z. ongeschonden wand. De holle draden volgens de vinding zijn hierdoor gekenmerkt, dat zij een doorstroomopening van 25 30 tot 95% van de totale dwarsdoorsnede bezitten en een breukrek van minder dan 100%. De voorkeur wordt hierbij gegeven aan holle draden met een doorstroomopening van 60 tot 95% van de totale dwarsdoorsnede.

De dunwandige holle draden kunnen uit alle gebruikelijke door smelt-spinnen verwerkbare polymeren worden verkregen. Bijzonder geschikt 30 vanwege hun gebruikseigenschappen zijn bij voorbeeld polyamiden, met name polycaprolactam en polyhexamethyleenadipamide polyesters, met name polyethyleentereftalaat, polyolefinen, met name polyethyleen en polypropyleen; evenals polyvinylchloride.

Vanwege hun chemische resistentie ten aanzien van bij voorbeeld levens- 7909338 > * - 2 - middelen/ koolzuurhoudende vloeistoffen e.d. wordt vooral aan polyesters, met name polyethyleentereftalaat de voorkeur gegeven. Indien naast de chemische resistentie ook een goede temperatuurbestendigheid gewenst is, wordt de voorkeur gegeven aan holle draden uit polyole-5 finen, met name uit polypropyleen.

Indien een hogere sterkte gewenst is, worden de holle draden vervaardigd uit polyamiden, met name uit hexamethyleenadipamide.

Aan de polymeren kunnen stabilisatoren zoals roet, poriënvormende stoffen en andere hulpstoffen worden toegevoegd.

10 De hólle draden hebben gewoonlijk een wand die geen vloeistoffen doorlaat. Voor de toepassing als filterelement biedt het echter voordeel als de dunwandige holle draden een mikroporeuze wand bezitten.

De vervaardiging van dergelijke dunwandige holle draden zoals hierboven beschreven vindt plaats door middel van smeltspinnen van syn-15 thetische polymeren volgens een werkwijze die hierdoor gekenmerkt is dat de aftreksnelheid meer bedraagt als 3500 m/min. De voorkeur wordt daarbij gegeven aan aftreksnelheden tussen 5000 en 7000 m/min. Bij deze aftreksnelheden vertonen de dunwandige holle draden namelijk sterkten die anders slechts door een aanvullende en moeilijk uit te 20 voeren naverstrekking kunnen worden verkregen.

Ter vermijding van grote spinhoogten (afstand spindop-aftrekorgaan) is voorgesteld gebruik te maken van het verschijnsel van de natuurlijke draadafbuiging. Dit verschijnsel doet zich bij het smeltspinnen van draden uit synthetische polymeren op meer of minder grote afstand 25van de spindop algemeen voor.wanneer men het aftrekorgaan dat zich gewoonlijk loodrecht onder de spindop bevindt zijdelings uit zijn normale stand beweegt. Dit blijkt duidelijk wanneer men bij voorbeeld een polyester monofilament met een eindtiter van 100 dtex bij 3700 m/min aftrekt en het aftrekorgaan (snelspin-opwikkel-inrichting of 3q dradeninjector), dat zich aanvankelijk loodrecht onder de spindop bevindt, geleidelijk in horizontale richting verwijdert en het daarbij eventueel gelijktijdig in vertikale richting omhoogbrengt.

7909338 - 3 - » $ 4

Ondanks de daardoor gewijzigde stand van het aftrekorgaan blijft de draad zich onder de spindop nog over een bepaalde lengte vertikaal naar beneden bewegen om dan in de richting van het aftrekorgaan af te buigen. Deze "natuurlijke" draadafbuiging welke zich instelt zonder 5 additionele mechanische garengeleidingsorganen, is slechts een paar centimeter lang en verandert niet belangrijk van plaats, ook niet wanneer de positie van het aftrekorgaan duidelijk wordt gewijzigd.

Daarentegen kan de plaats van de natuurlijke garenafbuiging door verandering van de spinomstandigheden worden gevarieerd; zo verwijdert j_g deze plaats zich van de spindop, wanneer de smelttoevoer wordt vergroot. Genoemd verschijnsel doet zich ook voor bij het smeltspinnen van dunwandige holle draden.

Met behulp van dit verschijnsel kan men de spinhoogte laag houden door zijdelings wegtrekken van het aftrekorgaan onder handhaving 15 van de voor de afkoeling van de vers gesponnen draden vereiste afkoelingszone.

Wordt daarbij, zoals reeds eerder werd voorgesteld, de afstand van het aftrekorgaan tot de zone van de natuurlijke draadafbuiging vol-. doende groot gekozen, dan wordt de holle draad aan een naverstrekking 20 onderworpen tot twee a drie maal zijn oorspronkelijke lengte.

Ofschoon het niet mogelijk is de snel gesponnen dunwandige holle draad binnen de zone van de natuurlijke draadafbuiging langs mecha-. nische weg d.w.z. door middel van een omleidorgaan, af te buigen, kan een afbuiging bereikt worden door het aanbrengen van een keer-25 plaat loodrecht onder de spindop, waarbij de zone van de natuurlijke draadafbuiging dichter bij de spindop wordt gebracht. Ook kan de zone van de natuurlijke draadafbuiging in een koelvloeistof worden gesitueerd, waarbij bij voorbeeld een kleine watergoot in plaats van de genoemde keerplaat kan worden aangebracht.

30 Ter verkrijging van stabiele holle draden met grote buitenafmetingen en zeergeringe wanddikten, wordt zoals reeds eerder voorgesteld bij het verlaten van de spindop een holtevormend fluïdum, in het bijzonder een gas, in de holle draad geblazen.

Dergelijke door snelspinnen verkregen dunwandige holle draden zijn 7909338 .* ‘ - 4 - bij voorbeeld geschikt voor gebruik als warmtewisselaars, waarbij zij dan in het algemeen een cirkelvormige dwarsdoorsnede bezitten en een buitendiameter van ongeveer 40 tot 1000 ym of meer, bij wanddikten van ongeveer 5 tot 50 ym of meer.

5 De onderhavige uitvinding heeft tot doel de bekende warmtewisselaars uit holle draden zowel wat betreft hun warmteoverdrachtskapaciteit als hun gebruikseigenschappen te verbeteren en een inrichting voor het overdragen van warmte te verschaffen, die op eenvoudige en snelle wijze vervaardigd kan worden en niet de nadelen van de bekende warmte-10 wisselaars uit holle draden vertoont.

Volgens de uitvinding wordt dit doel bereikt enerzijds door bij de konstruktie vein de inrichting gebruik te maken van de buigzaamheid van de dunwandige holle draden en anderzijds door een speciale uitvoering van de dunwandige holle draden, waarbij de warmtegelei-15 ding en/of de warmtedoorgang wordt vergroot.

De inrichting volgens de uitvinding voor het overdragen van warmte door middel van holle draden is hierdoor gekenmerkt dat de holle draden dunwandige holle draden zijn uit een door smeltspinnen verwerkbaar synthetisch polymeer, waarvan de doorstroomopening 30 20 tot 95%' bedraagt van de totale dwarsdoorsnede en de breukrek lager is dan 100%.

Bij een bijzondere voorkeursuitvoering van de inrichting volgens de uitvinding is elke dunwandige holle draad over het grootste deel van zijn lengte, en bij voorkeur over zijn gehele lengte, aangebracht in 25 de vorm van regelmatige en/of onregelmatige lussen. Een dergelijke uit dunwandige holle draden vervaardigde warmteoverdrachtsinrichting heeft een grotere mechanische sterkte zodat zij ook na langer gebruik een onverminderde warmteoverdrachtskapaciteit garandeert.

Deze uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding ver-30 toont niet de nadelen van de bekende warmtewisselaars uit holle draden waarbij de holle draden volgens rechte lijnen parallel op een bepaalde afstand van elkaar zijn aangebracht. Deze bekende wijze 79 0 9 3 3 ff • < ί - 5 - van aanbrengen die ook bij warmtewisselaars uit bundels metalen pijpen gebruikelijk is, maakt de vervaardiging van dergelijke warmtewisselaars namelijk moeilijk en kostbaar. Bovendien kan bij die bekende wijze van aanbrengen van de holle draden, de bundel holle draden reeds 5 door onbeduidende mechanische inwerkingen van buiten worden beschadigd, bij voorbeeld geknikt.

«

De lusvormige of gedeeltelijk lusvormige wijze van aanbrengen van de dunwandige holle draden in een inrichting volgens de uitvinding, die eenvoudigheidshalve ook als "warmtewisselaar" wordt aangeduid, IQ wordt volgens de uitvinding op eenvoudige wijze verkregen door een of meer eindloze dunwandige holle draden door middel van een opwikkel- of omspoelinrichting met een of meer parallel ten opzichte van de draaias van de spoelinrichting heen en weer bewogen draadge-leiders, bij voorbeeld op een geperforeerde buisvormige spoeldrager 15 (ook huls of spoel genoemd) op te wikkelen en op deze wijze een uit een of meer lagen bestaand spoel- of wikkellichaam te vormen.

Deze wijze van aanbrengen is bijzonder voordelig daar de dunwandige holle draden hierbij in gebruiksklare toestand van de inrichting de vorm van een zich ruimtelijk uitstrekkende schroeflijn bezitten, 20 waarbij ter verkrijging van een gemakkelijk doorstroombaar en tevens vormbestendig spoelpakket de dunwandige holle draden op voordelige wijze in meerdere lagen zodanig zijn aangebracht dat de dunwandige . holle draden van elke laag de dunwandige holle draden van de naastliggende lagen raken en, eventueel meerdere malen, kruisen. Deze 25 wijze van aanbrengen van de holle draden waarborgt een groot warmte-overdragend oppervlak binnen een kleine ruimte daar, hoewel de dunwandige holle draden elkaar op de kruispunten raken, slechts een gering gedeelte van het warmteoverdrachtsoppervlak hierbij verloren gaat.

3q Het dragerelement van het spoel- of wikkellichaam hoeft daarbij niet noodzakelijkerwijs een cirkelvormige doorsnede te hebben. Deze laatste kan bij voorbeeld ook als veelhoek, in het bijzonder als rechthoek met afgeronde hoeken, zijn uitgevoerd. Eveneens kan het voor de vervaardiging van het spoel- of wikkellichaam gebruikte 7909338 J» * - - 6 - dragerelement een over zijn lengteas toe- of afnemende dwarsdoorsnede bezitten. Zo kan een mantelvlak bij voorbeeld konisch, dia-boolvormig, als afgeknotte pyramide met afgeronde zijkanten, ton-vormig, enz. zijn uitgevoerd en wel zodanig dat de op aldus gevormd 5 dragerelement gewikkelde dunwandige holle draden in het algemeen een qua vorm met dit dragerelement overeenkomend spoel- of wikkel-lichaam vormen.

Bij een andere uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding hebben de dunwandige holle draden de vorm van een in één vlak 10 liggende spiraal.

De warmtewisselaar volgens de uitvinding kan echter ook worden gevormd uit één of meer vlakvormige produkten bij voorbeeld weefsels, breisels, vliezen e.d., die door weven, breien of een speciale wijze van afleggen zijn vervaardigd. Dergelijke vlakvormige produkten 15 kunnen evenals de spoel- of wikkellichamen op snelle en eenvoudige wijze worden verkregen.

Ter verkrijging van een warmtewisselaar volgens de uitvinding uit , een spoel- of wikkellichaam kan aan de beide uiteinden van dit • lichaam over een kort gedeelte van de lengte hiervan door gieten 20 een aanzetstuk uit een hardbare stof zoals giethars uit polyure-thaan, e.d. worden aangebracht, waarbij de gietmassa over het genoemde gedeelte geheel in het wikkellichaam doordringt en eventueel buiten het wikkellichaam een flensvormige rand vormt die een grotere omtrek heeft dan het wikkellichaam zelf. Ben dergelijk flensvormig 25 aanzetstuk kan echter ook aan slechts één van de beide uiteinden van het wikkellichaam zijn aangebracht. Door van elk van deze flensvormige aanzetstukken tot in het gebied van de dunwandige holle draden een gedeelte weg te nemen, worden de aan de uiteinden van het wikkellichaam liggende boogvormige omkeerpunten eveneens weggenomen en 3Q wordt uit het oorspronkelijke wikkellichaam een lichaam verkregen dat uit een veelvoud van in meerdere lagen spiraalvormig neergelegde en elkaar meerdere malen kruisende holle draadstukken bestaat waarvan de openingen uitmonden aan het in het algemeen loodrecht op de lengteas van het wikkellichaam staande kopvlak van het resterende gedeelte 35 van elk van de hierboven beschreven flensvormige door gieten verkregen 7909338 * t - 7 - aanzetstukken.

Ter verkrijging van een warmtewisselaar volgens de uitvinding uit vlakvormige produkten kunnen een of meer randen van de eventueel ook over elkaar liggende vlakvormige produkten op geschikte wijze, 5 bij voorbeeld met giethars, door gieten worden ingegoten en kunnen de openingen van de dunne holle draden vervolgens op soortgelijke wijze als hierboven beschreven voor spoel- of wikkellichamen worden vrijgemaakt.

Door een juiste wijze van opwikkelen, neerleggen of anderszins aan-1Q brengen van de dunne holle draden en dienovereenkomstig opensnijden van het dradenpakket is het mogelijk een warmtewisselaar volgens de uitvinding te verkrijgen waarbij de in- en uitlaatopeningen van de dunne holle draden in één en hetzelfde vlak liggen, maar bij voorbeeld telkens 180° ten opzichte van elkaar zijn verplaatst en/of 15 °P steeds dezelfde of verschillende afstanden van elkaar liggen en daarbij zo zijn neergelegd dat alle inlaatopeningen in de ene helft van dit vlak liggen en alle uitlaatopeningen in het andere gedeelte van dit vlak.

Het is ook mogelijk een warmtewisselaar volgens de uitvinding 20 te vervaardigen die het mogelijk maakt een willekeurig aantal fluida aan de warmteoverdracht te doen deelnemen zonder dat een vermenging van de afzonderlijke fluida plaats vindt.

- Een uit een spoel- of wikkellichaam gevormde warmtewisselaar volgens de uitvinding kan bij voorbeeld zo zijn uitgevoerd dat de in-25 en uitlaatopeningen voor een eerste fluidum aan het ene uiteinde van de warmtewisselaar en die voor een tweede fluidum aan het andere einde van de warmtewisselaar liggen.

Ter vervaardiging van een veelvoud aan kleinere warmtewisselaars is het volgens de uitvinding mogelijk de voor de vorming van de 30 warmtewisselaars bestemde spoel- of wikkellichamen of vlakvormige produkten in eenheden d.i. banden, schijven e.d. van de gewenste grootte te verdelen, waarbij de dunne holle draden in de aldus te verkrijgen gedeelten op doelmatige wijze, bij voorbeeld, zoals reeds aangegeven, door gieten met gebruikmaking van giethars, in een be- 7909338 t ' * - 8 - paalde vorm en ligging worden gefixeerd en aldus hun openingen op eenvoudige wijze door deling vrij gemaakt kunnen worden.

In het raam van de onderhavige uitvinding is het ook mogelijk de dunne holle draden door gieten in een goed thermisch geleidende 5 stof in te bedden om op deze manier warmte van een fluidum op de genoemde goed thermisch geleidende stof over te dragen of omgekeerd. Een op deze wijze uitgevoerde warmtewisselaar volgens de uitvinding, die bovendien bij voorbeeld nog twee gescheiden kringlopen voor twee gescheiden te houden fluida bezit, maakt het mogelijk om warmte bij IQ voorbeeld eerst van het eerste fluidum op het thermisch goed geleidende gietlichaam over te brengen en vandaar aan het tweede fluidum af te geven. Ook is het mogelijk om door middel van een dergelijke warmtewisselaar de bij voorbeeld door straling door het thermisch goed geleidende gietlichaam opgenomen warmte aan twee 15 fluida tegelijk af te geven.

De warmtewisselaar volgens de uitvinding leent zich voor het oplossen van de meest ingewikkelde warmteoverdrachtsproblemen zoals die bij voorbeeld bij verdampen of kondenseren kunnen optreden. In het bijzonder kan de warmtewisselaar volgens de uitvinding overal daar worden 20 toegepast waar voor de energiewinning slechts relatief geringe temperatuurverschillen benut kunnen worden die noodzakelijkerwijs grote warmteoverdrachtsvlakken vereisen, die natuurlijk in een zo klein mogelijke ruimte moeten worden ondergebracht.

Vanwege de goede korrosiebestendigheid van de voor de vervaardi-25· ging van de warmtewisselaar volgens de uitvinding bruikbare dunne holle draden is de warmtewisselaar volgens de uitvinding in het bijzonder geschikt voor agressieve media zoals zuren, logen, e.d.

Door een juiste keuze van de toepasbare dunne holle draden is het op grond van de bekende diverse oppervlakteeigenschappen hiervan 3Q mogelijk de warmtewisselaar volgens de uitvinding ook voor fluida' toe te passen die bij de gebruikelijke warmtewisselaars van metalen buis de neiging hebben afzettingen te vormen aan de buiswanden.

De warmtewisselaar volgens de uitvinding is dan ook eveneens geschikt 7909338

Jf % - 9 - voor toepassing in chemische processen, in de energieproduktie of -omvorming, in de koel- en conditionneringstechniek, in de levensmiddelenindustrie, bij de verwarming van woon- en werkruimten, in land-, water- en luchtvoertuigen, in het bijzonder als oliekoeler, 5 als waterkoeler voor het afvoeren van motorwarmte of ter opwarming van de in het inwendige van het voertuig toegevoerde verse lucht, als kondensator en als verdamper, in het bijzonder ook als ontspan-ningsverdamper. In het bijzonder is de warmtewisselaar volgens de uitvinding geschikt voor warmtepompinrichtingen waarbij bij voorbeeld 10 warmte uit de omgevingslucht of uit de grond wordt benut voor de verwarming van woonruimten of als zcnnewarmtekollektor, waarbij in het bijzonder die uitvoeringsvormen van de warmtewisselaar volgens de uitvinding geschikt zijn gebleken waarbij de dunne holle draden in slechts één laag zijn aangebracht en daarbij zwart zijn.

15 De warmtewisselaar volgens de uitvinding is derhalve geschikt voor het oplossen van de meeste warmteoverdrachtsproblemen, d.w.z. bij de overdracht van warmte van gasvormige op gasvormige fluida, van vloeibare op vloeibare fluida, van vloeibare op gasvormige fluida en omgekeerd en van vaste stoffen op gasvormige en/of vloeibare 20 fluida en omgekeerd, waarbij wel dient te worden opgemerkt dat de temperaturen van de aan de warmtewisseling deelnemende stoffen al naar de physische en chemische eigenschappen van de toegepaste dunne holle draden begrensd zijn.

Ten aanzien van de afmetingen van de warmtewisselaar volgens de uit-25 vinding dient te worden opgemerkt dat het per beschikbare volume-eenheid bereikbare warmteoverdrachtsvlak des te groter zal zijn naarmate de diameter van de toe te passen dunne holle draden kleiner zal zijn. De bij een konstante totale doorstroomopening van de dunne holle draden en een konstante hoeveelheid fluïdum over te 30 dragen hoeveelheid warmte neemt in het algemeen eveneens toe bij een afnemende diameter van de holle draden. Daarbij is op te merken dat in dit geval het drukverlies in de dunne holle draden eveneens toeneemt. Ook dient te worden opgemerkt dat bij een konstante wanddikte de knikvastheid van de dunne holle draden in het algemeen 35 bij toenemen van de diameter afneemt. Bij een juiste keuze van type en afmetingen van de voor de warmtewisselaar volgens de uit- 7909338 .* m * - 10 - vinding bruikbare dunne holle draden is het mogelijk een warmteoverdracht te bereiken, die hoger, gedeeltelijk zelfs aanzienlijk hoger, is dan die welke bereikt kan worden met de gebruikelijke warmtewisselaars uit metalen pijpen. De keuze van de juiste dunne 5 holle draden dient mogelijk zo plaats te vinden dat de warmtedoor-gangsweerstand van de wand van de dunne holle draden praktisch te verwaarlozen is ten opzichte van de binnen en buiten de dunne wanden optredende warmteoverdrachtsweerstanden. Dit houdt in dat dunne holle draden van een stof met een hoog warmtegeleidend ver-10 mogen een grotere wanddikte hebben dan die waarvan dit vermogen zeer gering is.

Onder dwarsdoorsnede van de dunne holle draden van het spoel- of wikkellichaam of van het dragerelement wordt in het raam van de uitvinding het snijvlak verstaan zoals dat wordt verkregen wanneer 12 een dunne holle draad, spoel- of wikkellichaam of dragerelement op een willekeurige of nader aangegeven plaats loodrecht op zijn lengte- of draaiingsas wordt doorgesneden. Bij een ronde dunne holle draad verkrijgt men op deze wijze een cirkelvormige doorsnede. In geval van bij voorbeeld op een dragerelement met rechthoekige 2o’ doorsnede met afgeronde hoeken opgewikkeld spoel- of wikkellichaam wordt per definitie een rechthoekige ringvormige doorsnede met afgeronde hoeken verkregen.

Onder lusvorm wordt in het raam van de onderhavige uitvinding verstaan elke van een rechtlijnige vorm afwijkende vorm, in het bij-25 zonder elke soort vlakke of ruimtelijke kromming waarbij de kromtestraal groot genoeg is om een knik in de dunne holle draden té vermijden. De kromtestraal is in het algemeen kleiner dan lm, doch kan ook groter zijn.

Voor het bereiken van dit doel van de onderhavige uitvinding is 3Q het niet noodzakelijk dat alle dunne holle draden over hun gehele lengte een lusvorm hebben, doch is het voldoende indien het grootste gedeelte van de dunne holle draden lusvormig is, d.w.z. indien de afzonderlijke dunne holle draad van de inrichting volgens de uitvinding elk over het grootste gedeelte van hun lengte een lusvorm en/of 35 indien er zowel rechte als lusvormige dunne holle draden aanwezig 7909338 - 11 - zijn mits de totale lengte van alle lusvormige holle draden en/of draadstukken groter is dan de totale lengte van alle rechte draden en/of draadstukken.

Door deze lusvorm van de dunne holle draden wordt bereikt dat deze 5 elkaar op betrekkelijk korte afstanden eventueel meermalen kruisen en elkaar aldus zodanig ondersteunen dat elke dunne holle draad in het algemeen slechts over betrekkelijk korte afstanden in de lengte zonder steun is waardoor het gevaar van knikvorming in de holle draden belangrijk wordt teruggebracht.

10 Bij het zoeken naar verdere mogelijkheden ter verbetering van de bekende warmtewisselaars werd verrassender wijze gevonden dat door een bijzondere uitvoeringswijze van de reeds voorgestelde dunwandige holle draden of door toepassing van de reeds voorgestelde uitvoeringsvormen in de inrichting volgens de uitvinding zowel een verdere 15 vergroting van het warmteoverdragend vermogen als een verdere verbetering van de gebruikseigenschappen van de warmtewisselaars uit holle draden kunnen worden bereikt.

Bijzonder goede resultaten worden hierbij bereikt indien de holle draden van de warmteoverdrachtsinrichting volgens de uitvinding 2Q- dunwandige holle draden zijn die volgens de uitvinding: - Een warmtedoorgangscoefficient bezitten van 2 tenminste 1500 bij voorkeur tenminste 4500 W/m K.

- Een buitendiameter van 0,04 tot 4 mm bezitten.

- - Een wanddikte hebben van 5 tot 100/n,m, in het bijzonder 5 tot 20 ym. 25 - Inwendig en/of uitwendig zijn geprofileerd.

- Een dwarsdoorsnede vertonen, die in lengterichting regelmatig of onregelmatig qua vorm en/of grootte verandert.

- üit twee of meer komponenten zijn vervaardigd, waarbij een of meer van de komponenten poreus kan zijn.

3Q Daar de dunwandige holle draden met de bovenvermelde eigenschappen niet alleen in een inrichting voor het overdragen van warmte met de kenmerken van de uitvinding hun bestaanswaarde hebben bewezen, maar ook tot verbeteringen in de gebruikelijke warmtewisselaars uit holle draden kunnen leiden, omvat de uitvinding ook dunwandige 35 holle draden, die de bovenvermelde eigenschappen volgens de uitvin- 7909338 P * ding vertonen. De dunwandige holle draden volgens de uitvinding kunnen de eigenschappen volgens de uitvinding afzonderlijk in een willekeurige kombinatie bezitten.

- 12 -

Bovendien werd vastgesteld dat een vergroting van de warmteover-5 drachtskapaciteit evenals een verbetering van de gebruikseigenschappen van de warmteoverdrachtsinrichting volgens de uitvinding ook door een juiste keuze van zeer speciale uitvoeringsvormen van de reeds voorgestelde dunwandige holle draden kunnen worden verkregen. Bijzonder goede resultaten worden hierbij bereikt indien de dunwandige 10 holle draden vulstoffen, stabilisatoren, toevoegingen, roet, pigmenten, e.d. bevatten, en/of een in hoofdzaak cirkelvormige doorsnede bezitten, en/of een buitendiameter hebben van 0,04 a 1 mm, en/of een wanddikte hebben van 5 a 50/ym, en/of poreus zijn.

Ook hierbij kunnen volgens de uitvinding dunwandige holle draden 15 worden gebruikt die de reeds voorgestelde eigenschappen afzonderlijk of in kombinatie vertonen.

Ter verhoging van de warmteoverdrachtskapaciteit van de inrichting . volgens de uitvinding biedt het bijzonder voordeel dunwandige holle draden toe te passen die thermisch goed geleidende stoffen als •20 metalen, grafiet e.d. in stof- of poedervorm bevatten. De dunwandige holle draden kunnen echter ook bij voorbeeld nog vulstoffen, stabi-• lisatoren, toevoegingen, pigmenten, e.d. bevatten.

De toepassing van mikroporeuze dunwandige holle draden maakt het mogelijk om, bij toepassing van dienovereenkomstig hoge drukken, 25 in aanvulling op de door de wand van de holle draad plaats vindende warmteoverdracht, een vloeistof bovendien nog te koelen door een deel van deze vloeistof aan het oppervlak van de poreuze dunwandige holle draad te doen verdampen.

De geringe wanddikte van de dunwandige holle draden leidt tot een 3Q warmtewisselaar met een grote warmteoverdrachtskapaciteit welke nog kan worden vergroot doordat vanwege de hoge sterkte van deze holle draden de daarin heersende bedrijfsdruk en de daarmee bereik- 7909338 - 13 - bare doorstromende hoeveelheid fluidum relatief groot zijn.

Voor de vervaardiging van de warmtewisselaar volgens de uitvinding kan gebruik worden gemaakt van dunwandige holle draden met bij voorbeeld een elliptische of drie-, vier-, vijf-, zes- of meer-5 hoekige, maar vooral met een ronde doorsnede in welk laatste geval bij de uit de holle draden vervaardigde warmtewisselaar volgens de uitvinding de elkaar kruisende dunwandige holle draden elkaar hoofdzakelijk puntsgewijs raken, waardoor slechts een gering gedeelte van het totale warmtewisselingsvlak verloren gaat.

10 De dunwandige holle draden kunnen bovendien inwendig en/of uitwendig geprofileerd zijn. Ook kunnen twee, drie of meer parallel aangebrachte dunwandige holle draden op hun diverse kontaktvlakken vast aan elkaar zijn gehecht bij voorbeeld door deze samen te smelten, te lassen of te lijmen. Ook kan gebruik worden gemaakt van 15 een zich in de lengterichting van de draden regelmatig of onregelmatig variërende doorsnede. Dergelijke dunwandige holle draden kunnen de werkingswijze van de warmtewisselaar volgens de uitvinding op verschillende manieren met voordeel beïnvloeden. Zo kunnen door inwendig en/of uitwendig overeenkomstig geprofileerde dunwandige 20 holle draden bij voorbeeld de inwendige of uitwendige warmteover-gangsvlakken worden vergroot, de knikvastheid worden verbeterd en/of kontaktvlakken van de elkaar kruisende holle draden worden verkleind. Bovendien wordt de warmteoverdrachtskapaciteit nog vergroot doordat aan de geprofileerde vlakken van de dunwandige holle 25 draden de warmteovergang door vorming van een wervelstroom in het desbetreffende fluidum wordt verbeterd. Ook kunnen uit dunwandige holle draden met een niet cirkelcylindrische vorm meer kompakte en/of meer vormbestendige inrichtingen worden gevormd.

Ter waarborging van een goede warmtegeleiding door de dunwandige 30 holle draden dient de wand hiervan zo dun raogelijk te zijn, maar toch een voldoende dikte te bezitten om aan de gestelde eisen qua mechanische sterkte te voldoen. In dit verband zijn voor de meeste doeleinden voordelig gebleken dunwandige holle draden met een wand- 7909338 - 14 - dikte van 5 tot 100/hm, waarbij goede warmteoverdrachtswaarden werden verkregen bij een wanddikte van 5 tot 50 fyi.m en bij zonder goede bij een wanddikte van 5 tot 20 fim, 5 Ter verkrijging van een goede warmteoverdracht (k-waarde) moeten ook de afmetingen van de doorsneden van de toegepaste dunwandige holle draden hieraan zijn aangepast. Zo kunnen van de dunwandige holle draden met ronde doorsnede vooral die met een buitendiameter tussen 0,04 en 5 mm, in het bijzonder tussen 0,04 en 1 mm, IQ met voordeel worden toegepast.

Bij de voor vervaardiging van de warmtewisselaar volgens de uitvinding bruikbare dunwandige holle draden dient de warmteoverdrachts-coëfficient van de wand van de dunwandige holle draden minstens 1500 W/m K en in het bijzonder minstens 4500 W/m K te bedragen.

15 Onder warmteoverdrachtscoëfficient van de dunwandige holle draden wordt hierbij verstaan het quotient van het warmtegeleidend vermogen van het voor de dunwandige holle draden toegepaste materiaal gemeten in W/m K en de wanddikte van de dunwandige holle draden in m.

De uitvinding wordt hierna nader toegelicht aan de hand van sche-2Q matische tekening, waarin Fig. 1 t/m 7 dwarsdoorsneden weergeven van verschillend gevormde dunwandige holle draden; Fig. 8.en 9 langsdóorsneden weergeven van niet cirkelcylindervormig uitgevoerde dunne holle draden; . Fig. 10 en 11 schematisch de vervaardiging weergeven van een uit 25 meerdere lagen van dunwandige holle draad bestaand spoellichaam;

Fig. 12 een vereenvoudigde schematische weergave vormt van een langsdoorsnede van een spoellichaam uit dunwandige holle draden aan de uiteinden van waarvan flensvormige randen door gieten zijn aangebracht; 3Q Fig. 13 t/m 15 vereenvoudigde schematische weergaven geven van langsdoorsneden van verschillend gevormde spoellichamen aan de uiteinden waarvan flensvormige randen door gieten zijn aangebracht. Fig. 16 een vereenvoudigde weergave voorstelt van een spoellichaam uit dunwandige holle draden met slechts aan één uiteinde een door 35 gieten aangebrachte flensvormige rand.

7909338 - 15 -

Fig. 17 een vereenvoudigde schematische weergave geeft van een spoellichaam aan beide uiteinden waarvan flensvormige randen door gieten zijn aangebracht.

Fig. 18 t/m 21 vereenvoudigde schematische weergaven voorstellen 5 van uitvoeringsvormen van de warmtewisselaar volgens de uitvinding met toepassing van een spoellichaam uit dunwandige holle draden;

Fig. 22 t/m 24 vereenvoudigde schematische weergaven voorstellen vein de vervaardiging van een spoellichaam uit twee dunwandige holle draden; 10 Fig. 25 een vereenvoudigde schematische weergave geeft vein een uitvoeringsvorm van de warmtewisselaar volgens de uitvinding onder toepassing van een volgens Fig. 22 t/m 24 vervaardigd spoellichaam. Fig. 26 t/m 31 vereenvoudigde schematische weergaven voorstellen van verschillende uitvoeringsvormen van bundels holle draden, ge-15 vormd uit spoellichamen met elk een andere dwarsdoorsnede;

Fig. 32 t/m 37 vereenvoudigde schematische weergaven geven vein de vervaardiging van een uitvoeringsvorm van de warmtewisselaar volgens de uitvinding met een in hoofdzaak schijfvormig wikkellichaam van dunwandige holle draden.

20* De figuren 1 t/m 5 tonen bij voorbeeld doorsneden van geprofileerde dunwandige holle draden die geschikt zijn voor gebruik bij de warmtewisselaar volgens de uitvinding.

Bij de in figuur 1 weergegeven vorm bevat de dunwandige holle draad een in hoofdzaak cirkelcylindervormige holle ruimte 27 en aan de 25 buitenzijde een in zijn lengterichting ribvormige uitstulping 26, die eventueel uit een ander materiaal kan bestaan als de wand van de holle draad.

De in figuur 2 weergegeven dunwandige holle draad bevat eveneens een in hoofdzaak cirkelcylindervormige holte 27 en vier in de 30 lengterichting verlopende ribvormige uitstulpingen 26 eventueel uit verschillend materiaal.

De in figuur 3 weergegeven dunwandige holle draad heeft een in hoofdzaak drielobbige doorsnede, waarbij de holle ruimte 27 onge- 7909338 - 16 - veer dezelfde vorm heeft als de draadwand 28 zodat deze dunwandige holle draad een over zijn gehele omtrek in hoofdzaak konstante wanddikte heeft.

De in figuur 4 weergegeven dunne holle draad heeft een uitwendig 5 in hoofdzaak cirkelvormige wand 28 die aan de binnenzijde vier in de lengterichting lopende ribvormige uitstulpingen 26 vertoont die uit een ander materiaal als de mantel 28 kunnen zijn vervaardigd.

Figuur 5 toont een dunwandige holle draad waarbij de mantel 28 evenals de holle ruimte 27 een zeshoekige ringvormige doorsnede 10 bezit.

Figuur 6 toont een dwarsdoorsnede van een hol draadlichaam, dat kan worden gevormd door drie dunwandige holle draden met ronde doorsnede op hun gemeenschappelijke aanrakingspunten met elkaar te versmelten.

15 Figuur 7 toont een dwarsdoorsnede van een dunwandige holle draad waardoor een in het midden aangebrachte en in de lengterichtingen , lopende tussenwand 29 is aangebracht. Deze dunwandige holle draad omvat daardoor twee door de tussenwand 29 van elkaar gescheiden holle ruimten 27 die met.elkaar parallel lopen en waarvan de door-'20 snede de vorm van een halve cirkel bezitten.

Figuur 8 toont een langsdoorsnede van een dunwandige holle draad " waarvan de buitendiameter resp. buitenomtrek, gezien in de lengterichting van de draad, op eventueel regelmatige afstanden achtereenvolgens toe- en afneemt, zodat de dikte van de mantel 28 in de 25 lengte varieert.

Figuur 9 toont een langsdoorsnede van een dunwandige holle draad waarvan de dwarsdoorsnede op eventueel regelmatige afstanden toeneemt terwijl de wanddikte konstant blijft.

De figuren 10 en 11 geven een vereenvoudigde schematische weergave 3Q van een bekende inrichting voor de vervaardiging van voor de warmtewisselaar volgens de uitvinding geschikte spoellichamen.

7909338 - 17 -

De aangevoerde eindloze dunwandige holle draad 1 wordt via een zich heen en weer bewegende draadgeleider 2 op een draaiend geperforeerde huls 3 gewikkeld waardoor een spoellichaam 4 wordt gevormd dat uit meerdere lagen van onder een vooraf vast te stellen 5 hoek elkaar kruisende windingen van de continu toegevoerde en opgewikkelde dunwandige holle draad 1 is samengesteld.

Figuur 12 toont een langsdoorsnede van een spoellichaam 4 gevormd door middel van de inrichting volgens Fig. 10 en 11. Het spoellichaam 4 is aan beide uiteinden 5 voorzien van flensvormige randen 10 7 uit een hardbare gietmassa die door middel van centrifugaalgieten in de gewenste vorm is gebracht. Door een deel van de flenzen 7 langs de lijn A resp. B weg te nemen kunnen de openingen van de dunwandige holle draad van het spoellichaam 4 worden vrijgemaakt. De geperforeerde huls 3 maakt een radiale doorstroming van het spoellichaam 15 4 mogelijk.

Het in Fig. 13 in langsdoorsnede weergegeven spoellichaam 4 is gevormd door gelijkmatig opwikkelen van een eindloze dunwandige holle draad op een konisch gevormde huls 3 en heeft daardoor zelf - ook een konische vorm. Bij dit spoellichaam zijn de uiteinden van 2Q de afzonderlijke draadstukken door wegnemen van een deel van de flensvormige randen 7 (zoals reeds aan de hand van figuur 12 is beschreven) komen te liggen.

Het in Fig. 14 in langsdoorsnede weergegeven spoellichaam 4 is gevormd door gelijkmatig opwikkelen van een eindloze dunwandige 25 holle draad op de diaboolvormig uitgevoerde huls 3 en is daardoor zelf ook diaboolvormig. Bij dit spoellichaam 4 zijn de uiteinden van de afzonderlijke draadstukken door wegnemen van een deel van de flensvormige randen 7 (zoals reeds aan de hand van figuur 12 is beschreven) vrij komen te liggen.

3Q Het in Fig. 15 in langsdoorsnede weergegeven spoellichaam 4 is gevormd door gelijkmatig opwikkelen van een eindloze dunwandige holle draad op een tonvormige huls 3 en is daardoor zelf ook ton-vormig. Bij dit spoellichaam 4 zijn de uiteinden van de afzonder- 7909338 - 18 - lijke draadstukken door wegnemen van een deel van de flensvormige randen 7 (zoals reeds aan de hand van figuur 12 beschreven) vrij komen te liggen.

Het in Fig. 16 weergegeven spoellichaam 4 is gevormd door gelijk-5 matig opwikkelen van een eindloze dunwandige draad op een cirkel-cylindervormige huls en is daardoor zelf ook cirkelcylindervormig. Dit spoellichaam 4 is slechts aan één uiteinde voorzien van een flensvormige rand, waarbij de uiteinden van de afzonderlijke draadstukken van het spoellichaam 4 door het reeds beschreven wegnemen 10 van een deel van de flens 7 slechts aan deze ene kant zijn komen vrij te liggen.

De stromingsweg van een fluïdum door de dunwandige holle draad van een dergelijk spoellichaam verloopt op ongeveer dezelfde wijze als bij een U-vormig uitgevoerde buis. Dit betekent dat de in- en 15 uitvoeropeningen voor het fluidum bij dit spoellichaam in een en hetzelfde vlak liggen.

Fig. 17 toont een spoellichaam dat ontstaat wanneer van de flensvormige randen 7, zoals bij voorbeeld weergegeven in figuur 12, langs de lijn A-A resp. B-B een gedeelte wordt weggenomen.

'20 Fig· 18 toont de toepassing van een volgens de figuren 10 tot en met 12 gevormd spoellichaam 4 in een warmtewisselaar volgens de uitvinding. Het spoellichaam 4 met de flensvormige randen 7 is daarbij in een aangepast huis 10 gemonteerd. Een eerste fluidum S stroomt via de aansluiting 11 in de verdeelruimte 16 van de warmte-25 wisselaar en vandaar in de inlaatopeningen van de dunwandige holle draden van spoellichaam 4, vervolgens stroomt dit fluidum door dit spoellichaam en verlaat het aan het andere uiteinde, waarna het terecht komt in de verzamelruimte 17 van de warmtewisselaar en deze verlaat via de aansluiting 12. Het is ook mogelijk de loop van 30 het fluidum door de dunwandige holle draden in omgekeerde richting te doen plaats vinden. Een tweede fluidum 9 stroomt door de aansluiting 13 in de kernruimte 1B van het spoellichaam 4 die aan zijn uiteinde 15 afgedicht is, doorstroomt het spoellichaam 4 7909338 - 19 - in radiale richting van binnen naar buiten en komt terecht in de ringcylindervormige verzamelruimte 19, waarna het de warmtewisselaar via de aansluiting 14 verlaat.

Fig. 19 toont een warmtewisselaar volgens de uitvinding, waarbij 5 het spoellichaam 4 een scheidingswand 21 bevat, welke laatste echter zodanig is aangebracht dat de vrije doorstroomopening in de dwarsdoorsnede van de afzonderlijke dunwandige holle draden niet wordt onderbroken. Een eerste fluïdum 8 stroomt hierbij door de warmtewisselaar op dezelfde wijze als in Fig. 18. Een tweede IQ fluidum 9 stroomt dan via de aansluiting 13 van de warmtewisselaar in de ringcylindervormige verdeelruimte 20, stroomt vervolgens door de rechter helft van het spoellichaam 4 in radiale richting van buiten naar binnen en komt terecht in de kernruimte 18 van het spoellichaam 4 die aan de beide uiteinden 15 is afgesloten. Ver-15 volgens doorloopt het tweede fluidum 9 de linker helft van het spoellichaam 4 in radiale richting van binnen naar buiten en komt terecht in de ringcylindervormige verzamelruimte 19, waarna het de warmtewisselaar via de aansluiting 14 verlaat.

* Fig. 20 toont een warmtewisselaar volgens de uitvinding, waarbij 2Q de dunwandige holle draden van het spoellichaam 4 volgens Fig. 16 slechts aan één zijde op een flensvormige rand 7 aansluiten en zijn opengesneden en waarbij de in- en uitlaatopeningen van de afzonderlijke dunwandige holle draden telkens 180° ten opzichte van elkaar zijn verplaatst en dus tegenover elkaar liggen, d.w.z.

25 op soortgelijke wijze zijn aangebracht als dit bij gebruikelijke warmtewisselaars met ü-vormige buizen bekend is. Bij deze warmtewisselaar stroomt een eerste fluidum 8 via de aansluiting 11 in de verdeelruimte 16 en vandaar in de dunwandige holle draden van het spoellichaam 4, waarna dit fluidum deze draden eerst in de 3Q ene en vervolgens in de in hoofdzaak aan deze tegengestelde richting doorloopt en vervolgens terecht komt in de verzamelruimte 17, waarna het via de aansluiting 12 de warmtewisselaar weer verlaat. Een tweede fluidum 9 stroomt via de aansluiting 13 in de ringcylindervormige verdeelruimte 20, waaruit het in radiale rich- 7909338 - 20 - ting van buiten naar binnen door het spoellichaam stroomt naar de aan het uiteinde 15 afgedichte kernruimte 18 van het spoellichaam 4, waarna het via de aansluiting 14 de warmtewisselaar verlaat.

Fig. 21 toont een warmtewisselaar volgens de uitvinding die de 5 wezenlijke kenmerken van de spoellichamen volgens fig. 19 en 21 met elkaar verenigt. Het eerste fluïdum 8 stroomt daarbij door de dunwandige holle draden van het spoellichaam 4 op de wijze zoals beschreven aan de hand van figuur 20, terwijl het tweede fluïdum 9 om deze draden stroomt op de wijze zoals beschreven aan de hand van 10 figuur 19.

Figuur 22 t/m 24 geven op vereenvoudigde schematische wijze een inrichting weer voor de vorming van een spoellichaam uit tvee vanaf 2 spoelen 6 gescheiden toegevoerde maar gelijktijdig op een gemeenschappelijk huls 3 opgewikkelde dunwandige holle draden 1. Doordat 15 de draadgeleiders 2, zoals blijkt uit figuur 23 en 24, in de lengterichting verschoven ten opzichte van elkaar zijn aangebracht, is het mogelijk een spoellichaam 4 te vormen waarbij de afzonderlijke lagen van de beide dunwandige holle draden 1 in de lengterichting • verschoven ten opzichte van elkaar worden opgewikkeld, zodat aan 20 elk van de uiteinden van. het spoellichaam 4 een gebied 22 ontstaat dat slechts door een van de beide dunwandige holle draden wordt gevormd. Door het verwijderen van deze beide gebieden 22 ontstaat ‘ een spoellichaam waarvan de toe- en afvoeropeningen voor het eerste fluïdum aan het ene uiteinde zijn aangebracht en die voor een tweede 25 fluïdum aan het andere uiteinde.

De toepassing van een dergelijk volgens figuur 22 t/m 24 gevormd spoellichaam in een warmtewisselaar volgens de uitvinding is in figuur 25 weergegeven. Bovendien bevindt zich bij deze in figuur 25 weergegeven uitvoeringsvorm het spoellichaam 4 in een thermisch 30 goed geleidende vaste of vloeibare stof 23. Een dergelijke warmtewisselaar maakt het bij voorbeeld mogelijk, dankzij het goede warmtegeleidend vermogen van de stof 23, de warmte van een eerste fluidum 8 aan een tweede fluïdum 9 over te dragen, waarbij het 7909338 - 21 - fluïdum 8 de verschillende uit een dunwandige holle draad gevormde lagen van het spoellichaam 4 doorloopt en wel op een wijze zoals bij voorbeeld aangegeven in figuur 20. In figuur 25 is deze stromingsweg schematisch door een gebroken lijn weergegeven, terwijl die van het 5 tweede fluïdum die hiermee een spiegelbeeld vormt door een ononderbroken lijn wordt weergegeven.

In figuur 26 is een spoellichaam 4 met aan beide uiteinden een flensvormige rand 7 weergegeven, waarbij de flensvormige randen 7 (zoals die van de in de figuren 12 t/m 21 weergegeven spoellichamen) een IQ grotere buitendiameter hebben als het spoellichaam 4. De flensvormige randen 7 en het spoellichaam 4 hebben in dit geval echter een dwarsdoorsnede in de vorm van een elliptische ring.

Figuur 27 toont dat een spoellichaam niet alleen aan zijn uiteinden door gieten van een aanzetstuk kan worden voorzien en vervolgens 15 worden doorgesneden, maar dat deze verrichtingen ook kunnen geschieden in de lengterichting van een spoellichaam. Bij de in figuur 27 weergegeven uitvoeringsvorm monden de dunwandige holle draden dien-. overeenkomstig uit in twee uit giethars gevormde cilindrische kanalen * 24 en 25, welke als verdeel- en verzamelruimten dienen voor het door 2Q de dunwandige holle draden stromende fluïdum.

Figuur 28 toont een dwarsdoorsnede van een spoellichaam 4 zoals dit wordt verkregen wanneer dunwandige holle draden op een huls 3 met een rechthoekige dwarsdoorsnede met afgeronde hoeken worden opgewikkeld.

25 Figuur 29 toont een dwarsdoorsnede van een spoellichaam 4 zoals dit wordt verkregen wanneer een spoellichaam 4 volgens figuur 28 in lengterichting van twee kanalen uit giethars wordt voorzien, waarbij vervolgens de openingen van de dunwandige holle draden op de reeds beschreven wijze worden vrijgemaakt.

3Q Figuur 30 toont een dwarsdoorsnede van een spoellichaam 4 dat eveneens uit het in figuur 28 weergegeven spoellichaam kan worden gevormd.

7909338 - 22 -

Figuur 31 toont een soortgelijke uitvoering als in figuur 29 is getoond maar dan met een cirkelvormige dwarsdoorsnede.

De in fig. 27 t/m 31 weergegeven uitvoeringsvormen volgens de uitvinding zijn uitstekend geschikt voor het overdragen van warmte 5 van een vloeibaar medium op een gasvormig medium, bij voorbeeld als autoradiateur, of omgekeerd, waarbij het vloeibare medium op doelmatige wijze door de dunwandige holle draden stroomt en het gasvormige om deze draden heenstroomt.

Figuur 32 toont een dwarsdoorsnede van een ringvormige wikkeldrager IQ 31 voor het verkrijgen van een schijfvormig wikkellichaam uit dunwandige holle draden.

Figuur 33 toont een mogelijke wijze van aanbrengen van de verschillende draadstukken bij voorbeeld van één enkele opgewikkelde dunne holle draad op de ringvormige drager 31. De draadstukken kunnen 15 hierbij in meerdere over elkaar liggende en elkaar meermalen kruisende lagen zijn aangebracht. Door aan de buitenkant van de ring-. vormige wikkeldrager 31 door gieten een aanzetstuk uit bij voorbeeld ‘ een hardbare stof aan te brengen en vervolgens een gedeelte van dit ringvormige aanzetstuk te verwijderen tot in het gebied van de '20 omkeereinden 32 van de draadstukken wordt de oorspronkelijk eindloze dunwandige holle draad 1 verdeeld in een veelvoud van in meerdere lagen neergelegde en elkaar meermalen kruisende draadstukken van gelijke lengte, waarbij op elke scheidingsplaats de-opnemingen van de afzonderlijke draadstukken vrij komen te liggen. De buitendiameter 25 van het niet bewerkte deel van het ringvormige door gieten aangebrachte aanzetstuk is daarbij in het algemeen gelijk of kleiner dan de buitendiameter van de dragerring 31.

Figuur 34 toont het aanzicht op een doorsnede van een schijfvormige uitvoeringswijze van de warmtewisselaar volgens de uitvinding, waarbij 30 gebruik is gemaakt van een wikkellichaam 4 volgens figuur 33. Door het op de juiste manier aanbrengen van de inlaatsluitingen 11, de verdeelruimten 16, de verzamelruimten 17 en de uitlaataanslui- 7909338 - 23 - tingen 12 voor het eerste fluidum evenals van de inlaataansluitingen 13/ de verdeelruimten 20, de verzamelruimten 19 en de uitlaataan-sluitingen 14 voor het tweede fluidum 9 wordt een warmtewisselaar verkregen met in totaal twee inlaatopeningen en twee uitlaatope-5 ningen voor de twee fluida 8 en 9. Daarbij wordt telkens de via de ene inlaat in de warmtewisselaar ingevoerde fluidumstroom zo verdeeld/ dat telkens slechts de helft van elke deelstroom van resp. de fluida 8 en 9 de beide met de korresponderende inlaat in verbinding staande uitlaten bereikt en zich daar met een van de helften van de andere 10 deelstroom van resp. de fluida 8 en 9 samenvoegt.

In figuur 34 wordt dit stromingsbeeld door pijlen en vier als dikke lijnen weergegeven draadstukken geïllustreerd.

Figuur 35 toont een doorsnede langs de lijn XXVI-XXVI van figuur 34. Hierin zijn te zien de ringvormige wikkeldrager 31, het ringvormige 15 aanzetstuk 7 uit een hardbare gietstof, het wikkellichaam a 4 evenals de beide tegenover elkaar liggende verdeelruimten 16 voor het eerste fluidum, 8.

Figuur 36 toont nog een andere wijze van aanbrengen van een eindloze dunwandige holle draad 1 op een ringvormige wikkeldrager 31 ter 20 vorming van een draadwikkel voor schijfvormige uitvoeringsvormen van de warmtewisselaar volgens de uitvinding.

Figuur 37 toont een doorsnede van een warmtewisselaar volgens de uitvinding waarbij een wikkellichaam volgens figuur 30 werd toegepast. De openingen van de afzonderlijke draadlagen werden hierbij, 25 zoals reeds aan de hand van de figuren 32-35 beschreven, vrij gemaakt. Bij deze uitvoeringswijze stroomt het eerste fluidum 8 via de aansluiting 11 in de verdeelruimte 16, waarna het de dunwandige holle draden van het wikkellichaam 4 doorloopt, in de verzamelruimte 17 stroomt en de warmtewisselaar via de aansluiting 12 verlaat. De 30 overige delen van deze warmtewisselaar komen overeen met de in figuur 34 door middel van dezelfde verwijzingscijfers aangeduide delen. Een aan de warmteoverdracht deelnemende bij voorbeeld tweede fluidum stroomt door de in figuur 37 weergegeven warmtewisselaar in in hoofdzaak 7909338 - 24 - axiale richting.

Terwijl de in figuur 37 weergegeven warmtewisselaar zich dus leent voor het overdragen van warmte van het ene medium op het andere, kunnen bij de in figuur 34 en 35 weergegeven warmtewisselaar in 5 totaal drie media aan de warmteuitwisseling deelnemen. Bij de in . figuur 34 en 35 weergegeven warmtewisselaar zou het derde medium bij voorbeeld een thermisch goed geleidende vaste of vloeibare stof, die de dunne holle draden aan de buitenkant omgeeft, ofwel een in axiale richting door de warmtewisselaar stromende fluïdum 10 kunnen zijn.

De toepassing van de aan de hand van figuur 33 en 36 bij wijze van voorbeeld beschreven schijfvormige wikkellichamen is niet alleen beperkt tot de vorming van in hoofdzaak schijfvormige warmtewisselaars, maar strekt zich volgens de uitvinding ook uit tot het 15 over elkaar aanbrengen van een veelvoud van deze wikkellichamen, waardoor men een willekeurig aantal fluida aan de warmteoverdracht kan doen deelnemen.

7909338

Claims (13)

1. Inrichting voor het overdragen van warmte door middel van holle draden, met het kenmerk, dat de holle draden dunwandig zijn en uit een smeltspinbaar synthetisch polymeer zijn gevormd, dat de doorstroomopening van de holle draden 30 tot 95% bedraagt van 5 de totale dwarsdoorsnede en dat de breukrek van de holle draden lager is dan 100%.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat elke dun-wandige holle draad over het grootste deel van zijn lengte, bij voorkeur over zijn gehele lengte, is aangebracht in de 10 vorm van regelmatige en/of onregelmatige lussen.

3. Inrichting volgens conclusie 1 en 2, met het kenmerk, dat de dunwandige holle draden zijn aangebracht in de vorm van een zich ruimtelijk uitstrekkende schroeflijn en/of een in een vlak liggende spiraal. 15

* 4. Inrichting volgens een of meer van de conclusies 1-3, met het kenmerk, dat de dunwandige holle draden in meerdere lagen zijn aangebracht, waarbij de dunwandige holle draden van elke laag de dunwandige holle draden van elk van de aangrenzende lagen eventueel meermalen kruisen.

5. Inrichting volgens een of meer van de conclusies 1-4, met het kenmerk, dat zij is gevormd uit een uit meerdere lagen bestaand spoel- of wikkellichaam.

6. Inrichting volgens een of meer van de conclusies 1-5, met het kenmerk, dat zij is gevormd uit een spoel- of wikkellichaam 25 met een ronde, elliptische of veelhoekige ringvormige dwars doorsnede met afgeronde hoeken.

7. Inrichting volgens een of meer van de conclusies 1-6, met het kenmerk, dat zij is gevormd uit een spoel- of wikkellichaam met een rechthoekige ringvormige dwarsdoorsnede met afgeronde 7909338 - 26 - hoeken.

8. Inrichting volgens een of meer van de conclusies 1-7, met het kenmerk, dat zij is gevormd uit een spoel- of wikkellichaam met een over zijn lengteas toenemende en/of afnemende ringvor- 5 mige dwarsdoorsnede.

9. Inrichting volgens een of meer van de conclusies 1-8, met het kenmerk, dat zij is gevormd uit een geweven, gebreid of een volgens een aflegprocédê vervaardigd vlakvormig produkt.

10. Inrichting volgens een of meer van de conclusies 1-9, met het 10 kenmerk, dat zij minstens één inlaat en één uitlaat bezit voor elk van minstens drie aan de warmteoverdracht deelnemende fluida.

11. Dunwandige holle draad uit een door smeltspinnen te vervaardigen synthetisch polymeer, met het kenmerk, dat de doorstroomopening 15 30 tot 95% van de totale dwarsdoorsnede bedraagt en de breukrek minder dan 100% is, dat de warmtedoorgangscoëfficiënt van de wand . 2 van de holle draad tenminste 1500 bij voorkeur 4500 W/m K bedraagt, en/of dat de buitendiameter van de dunwandige holle draad ligt tussen 0,04 en 4 mm, en/of dat de wanddikte van de 20 dunwandige holle draad ligt tussen 5 en 100ylan, in het bijzonder tussen 5 en 20/^m, en/of dat de dunwandige holle draad inwendig en/of uitwendig is geprofileerd, en/of dat de dwarsdoorsnede van de dunwandige holle draad zich in de lengterichting eventueel periodiek regelmatig of onregelmatig qua vorm en/of grootte 25 wijzigt, en/of dat de dunwandige holle draad uit twee of meer komponenten bestaat en/of dat slechts een deel van de komponenten van de dunwandige holle draad poreus is.

12. Inrichting volgens een of meer van de conclusies 1-10, met het kenmerk, dat de dunwandige holle draden de kenmerken volgens 30 conclusie 11 afzonderlijk of in een willekeurige combinatie vertonen. 7909338 - 27 -

13. Inrichting volgens een of meer van de conclusies 1-10, met het kenmerk, dat de dunwandige holle draden vulmiddelen, stabilisatoren, toevoegmiddelen, roet, kleurstofpigmenten of dergelijke bevatten, en/of dat de dunwandige holle draden een in hoofdzaak 5 cirkelvormige dwarsdoorsnede bezitten, en/of dat de buiten- diameter van de holle draden 0,04 tot 1 mm bedraagt, en/of dat de wanddikte van de dunwandige holle draden 5 tot SO/jcbx bedraagt, en/of dat de dunwandige holle draden poreus zijn, waarbij de dunwandige holle draden de in het voorgaande genoemde 10 kenmerken afzonderlijk of in een willekeurige combinatie kunnen bezitten. 7909378