NL8204102A

NL8204102A - Warmtewisselaar en werkwijze voor het vervaardigen daarvan.

Info

Publication number: NL8204102A
Application number: NL8204102A
Authority: NL
Original assignee: Spirec
Priority date: 1981-10-27
Filing date: 1982-10-23
Publication date: 1983-05-16
Also published as: DE3239813C2; FR2515328A1; DE3239813A1; FR2515328B3

Description

*' » ί /

A

-1- 22761/CV/tl

Korte Aanduiding: Warmtewisselaar en werkwijze voor het vervaardigen daarvan.

De uitvinding heeft betrekking op een spiraalvormige warmtewisse-5 laar en de werkwijze voor de vervaardiging daarvan.

Er zijn reeds warmtewisselaars bekend,weIke een uitwendige cilin-drische beslagring of mantel omvatten in het inwendige waarvan een spiraalvormig lichaam is gelegen,dat twee spiraalvormige dakpansgewijs opgestelde kamers begrenst 5die resp. worden doorstroomd door de twee 10 fluida's waartussen de warmteuitwisseling moet plaatsvinden.

De huidige uitvindingfreeft betrekking op verbeteringen aangebracht op dit type warmtewisselaar met het oog op het vergroten van de betrouw-baarheid daarvan onder het vermijden van alle doorgang van een vloei-stof in de spiraalvormige kamer welke de andere vloeistof bevat onder 15 het gelijktijdig omlaag brengen van de vervaardigingsprijs.

Hiertoe ornvat de warmtewisselaar een uitwendige cilindrische beslagring in het inwendige waarvan een schroefvormig lichaam is gelegen, dat twee spiraalvormige kamers begrenst,die resp. worden doorstroomd door de twee fluida's waartussen de warmteuitwisseling moet plaatsvinden , 20 waarbij de warmtewisselaar wordt gekenmerkt doordat het schroeflijnvorrai-ge lichaam tot stand is gebracht door het op zichzelf om een dwarsas wikkelen van een gelaagd samenstel gevormd door drie op elkaar geplaatste plaatstroken,namelijk twee vlakke platen waartussen een gegolfde plaat waarvan de golvingen zich dwars uitstrekken ,is aangebracht.

25 Volgens een aanvullend kenmerk van de uitvinding zijn de twee kamers, die resp. de twee fluida's bevatten waartussen de warmteuitwisseling plaatsvindt ,begrensd door aansluitingtan de randen van de uitwendige vlakke plaat van een bepaalde winding op die van de binnenste plaat van de winding gelegen onmiddelijk bij het uitwendige van de voorafgaande 30 en door de randen van de binnenste plaat van de desbetreffende winding aan te sluiten op die van de buitenste plaat van de winding gelegen onmiddelijk bij het inwendige,waarbij de randen van de verschillende platen onderling zijn verbonden door soldering. Bij voorkeur wordt deze soldering tot stand gebracht door het samenstel van de warmtewisselaar, 35 voorzien van zijn flenzen aan de uiteinden,te dompelen in een bad van gesmolten tin. Hierbij waarborgt het tin niet slechts de soldering van 820 4 1 02 / -2- 22761/CV/tl de randen van de platen maar tevens de vorming van een geleidelijke overgang in de contactzones van de diverse golvingen van de gegolfde plaat met de naburige vlakke platen. Deze tinaaiopen verbeteren de thermische gelei-ding door de warmtewisselaar 5 XDe uitvinding heeft eveneens tot doel een fabricagewerkwijze van een warmtewisselaar gekenmerkt doordat men om een dwarsas om zichzelf op-wikkelt een gelaagd samenstel gevormd uit drie plaatstroken,namelijk twee vlakke platen waartussen een gegolfde plaat is aangebracht waarvan de golvingen zich in dwarsrichting uitstrekken,waarbij dit opwikkelen 10 wordt bewerkstelligd op een centrale kern en op aan de uiteinden gelegen vulstukken die zijn opgesteld aan weerszijden van het vlak van de platen en dezelfde vorm in dwarsdoorsnede hebben,namelijk de vorm van een "oliedruppel".

De werkwijze volgens de uitvinding geeft het voordeel,dat men een 15 zeer doelraatige en zeer regelmatige opwikkeling van het spiraalvormige lichaam op de kern en de vulstukken verkrijgt. Indien eenmaal het opwikkelen van dit lichaam is beeindigd heft men de vulstukken,die hun dienst hebben gedaan tijdens het opwikkelen op,en men vervangt deze door de zijflenzen met dezelfde vorm,die vervolgens aan de inwendige spiraal 20 van het spiraalvormige lichaam worden gesoldeerd tijdens de eindfase van de fabricage, welke bestaat uit het dompelen van het samenstel van de warmtewisselaar in een bad van gesmolten tin.

Aan de hand van een niet als beperking beoogd voorbeeld zal men hieronder met behulp van bijgaande tekeningen een uitvoeringsvoorbeeld 25 van de constructie volgens de uitvinding beschrijven.

Fig. 1 toont een deel van een axiale dwarsdoorsnede van een warmtewisselaar volgens de uitvinding.

Fig. 2 toont een deel van een dwarsdoorsnede over fig.l,gezien volgens de lijn II- II in fig.l.

30 Fig. 3 toont een dwarsdoorsnede waarin de vorm van de centrale kern is weergegeven.

Fig. 4 toont een eindaanzicht van een voltooide warmtewisselaar.

Fig. 5 toont schematisch een aanzicht op een machine gebruikt voor de vervaardiging van het spiraalvormige lichaam.

35 De in de figuren weergegeven warmtewisselaar omvat een uitwendige cilindrische beslagring of mantel 1 in het inwendige waarvan een cilin- 82 0 4 1 02 4 -3- 22761/CV/tl drische wikkeling 2 is geplaatst, welke het schroeflijnvormige lichaam van de warmtewisselaar vormt. In het centrale gedeelte van de warmtewisselaar zijn kamers 3 begrensd,verdeeld in paren,die zijn gescheiden in de langsrichting door een centrale kern gevormd door dwarswangen 4.

5 Aan weerszijden van de centrale kern 4 bevinden zich dus twee kamers 3 en op op zichzelf bekende wijze staan twee aan weerszijden van de centrale kern gelegen kamers 4 met elkaar in verbinding onder tussenkomst van het schroeflijnvormige lichaam van de warmtewisselaar in een rich-ting voor de stroming van een van de twee vloeistoffen A en B waartussen 10 de warmtewisseling moet plaatsvinden en in de andere richting voor de andere vloeistof. De twee vloeistoffen A en B stromen in het schroeflijnvormige lichaam 2 van de warmtewisselaar terwijl zij gaan van de binnenste kamer 3 naar de aan de omtrek gelegen beslagring 1 of vice versa onder het volgen van de richting van de&chroeflijn gevormd door het li-13 chaam 2.

Volgens de uitvinding en zoals meer in het bijzonder blijkt uit de fig.l en 2 is het spiraalvormige lichaam 2 gevormd door het op zichzelf wikkelen van een gelaagd samenstel voorzien van twee aanvankelijke vlak-ke platen 5 en 6 waartussen een gegolfde plaat 7 is opgenomen,welke ge-20 golfde plaat de rol van tussenstuk speelt tussen de twee vlakke platen 5 en 6. Anders gezegd wordt de afstand tussen de twee vlakke platen 5 en 6 bepaald door de amplitude van de golvingen van de tussengelegen plaat 7.

In de praktijk zijn de platen 5 en 6 niet geheel vlak,maar zijn zij 25 voorzien van verhevenheden of punten die een vooraf bepaalde afstand waarborgen tussen de verschillende windingen van de wikkeling.Deze verhevenheden of punten zijn ter vereenvoudiging niet in de figuur weergegeven.

In fig.l zijn drie windingen a,b,c van het schroeflijnvormige lichaam 2 weergegeven,maar het zal duidelijk zijn,dat dit lichaam in feite 30 een groot aantal windingen oravat. Ieder van deze windingen is gevormd uit twee vlakke platen 5 en 6 waartussen de gegolfde plaat 7 is gelegen, waarbij de hartlijnen van de golvingen zich evenwijdig aan de langsas van het samenstel van de warmtewisselaar uitstrekken.

De spiraalvormige afgedichte kamers waarin de twee fluida's A en B 35 stromen zijn gevormd door langs hun randen de platen 5 en 6 van de verschillende windingen op· elkaar aan te laten sluiten ,zodanig,dat een uit- 820 4 1 02 ? · -4- 22761/CV/tl weidge plaat behorende tot een winding,bijvoorbeeld de plaat 5a behorende bij de binnenste winding a in fig.l zal zijn aangesloten op de binnenste plaat 6 van de naburige winding,in het onderhavige geval aan de plaat 6b van de naburige winding b. De verbinding tussen de randen van de pla-5 ten 5 en 6 wordt bewerkstelligd door solderen. Op deze wijze omvat het schroeflijnvormige lichaam 2 twee afgedichte kamers, welke reap, worden doorstroomd door de twee vloeistoffen A en B,waarbij deze kamers van elkaar zijn gescheiden door de gegolfde platen 7. Deze gegolfde platen 7 brengen een thermische verbinding tot stand tussen de diverse kamers,die 10 de vloeistoffen A en B bevatten en in het bijzonder zij waarborgen een doelmatige bescherming van deze kamers. Ihdien bijvoorbeeld een van de vloeistoffen A een vloeistof is,die als gevaarlijk kan worden beschouwd (zoals een corrosieve of radioactieve vloeistof),terwijl de andere vloeistof B water is,dat wordt gevoerd naar een gebruikcircuit,vormen de 15 gegolfde platen beschermingswanden,die verhinderen,dat de gevaarlijke vloeistof A,welke eventueel uitgaande van een van de kamers,welke deze vloeistof bevat ten gevolge van de corrosie van een van de platen 5 en 6 zou kunnen gaan lekken,komt tot in de kamer welke de andere vloeistof B bevat. Uit fig.l blijkt,dat indien per ongeluk de vloeistof A de plaat 20 5c van de uitwendige winding c corrodeert en op het punt staat om deze plaat te doorboren de vloeistof naar beneden stroomt in de ruimte begrenst tussen de golvingen van de tussengelegen plaat 7 en de plaat 5c. Deze vloeistof kan dus niet komen in de kamer welke de andere vloeistof B bevat en die is begrensd tussen de platen 5b en 6 c.

25 De verschillende platen,welke het schroeflijnvlrmige lichaam 2 van de warmtewisselaar vormen en de uitwendige mantel 1 zijn bij voorkeur uit koper vervaardigd.

Indien het samenstel van de warmtewisselaar is vervaardigd dompelt men de warmtewisselaar in zijn geheel in een gesmolten tin bevattende 30 bak. Op deze wijze worden alle platen,welke het schroeflijnvormige lichaam 2 vormen,namelijk evengoed de vlakke platen 5 en 6 als de gegolfde . plaat 7 vertind en verder waarborgt het gesmolten tin het solderen van de randen van deze platen,die voordien zijn gekromd totdat zij dicht bij elkaar zijn gelegen zoals weergegeven in fig.l. Anders gezegd verkrijgt 35 men een solderen met tin van de randen van de platen 5 a,6b,5b,6c enz., zoals is weergegeven in de figuur.

8204102 ·♦ -5- 22761/CV/tl

Koor het tot stand brengen van het spiraalvormige lichaam 2 van de warmtewisselaar gebruikt met een machine,weIke schematisch in fig.5 is weergegeven.

Deze machine omvat aan zijn tweejhiteinden twee platen 8 en 9,die 5 in draaiing kunnen worden gebracht om een gemeenschappelijke as xx' bestemd voor het vormen van de langsas van de eenmaal vervaardigde warmtewisselaar. De afstand tussen de twee draaibare platen 8 en 9 is een weinig groter dan de breedte van, het samenstel gevormd door de platen 5, 6 en 7. Deze platen worden in dwarsrichting gezien vlak geplaats tussen 10 de platen 8 en 9 en meer in het bijzonder tussen de vulstukken 8 a en 8b,die worden gedragen door de plaat 8 en de vulstukken 9a,9b,die worden gedragen door de plaat 9. Deze vulstukken hebben alien de vorm van een ,,oliedruppel,,,zoals is weergegeven in de fig.3 en 4. Deze vulstukken dienen i in feite om bij de twee langseinden van de warmtewisselaar lege ruimtes 15 te vormen begrensd door de inwendige winding a van het schroeflijnvormige lichaam 2 en het centrale gedeelte 5d,6d,7d, in de vorm van een S,welke bij het begin van de opwikkeling het gelaagde samenstel van de platen 5, 6 en 7 vormt bij de omgeving waar deze platen worden genomen tussen de paren hulpstukken 8a,8b,enerzijds en 9a,9b anderzijds, Deze lege ruimtes 20 worden vervolgens afgesloten door dezelfde vorm bezittende wangen 10 en 11,die resp. vast zijn verbonden met aansluitingen 12 en 13 voor de cir-culatie van twee vlcistoffen A en B. De wangen 10 en 11 worden gevormd door plaatstukken,die zijn uitgesneden in de vorm van een "oliedruppel" en waarvan de randen zijn gesoldeerd aan de randen van de binnenste plaat 25 6a,welke deel uitmaakt van de binnenste winding a evenals aan de randen van de platen 5d en 6d van het centrale S vormige gedeelte.

De platen 8 en 9 zijn eveneens vast verbonden met langsassen 14a, 14b,15a en 15b,welke zich aan weerszijden van de platen 5,6,7 en evenwijdig aan de vlakken van deze platen uitstrekken tot bij de de kern 4 vormende 30 wangen welke dezelfde vorm van een "oliedruppel" hebben als de vulstukken 8a,8b,9a,9b. De de kern 4 vormende wangen oravatten ieder een uitgespaarde. ligplaats 4a waarin het uiteinde van een corresponderende aandrijfas 14a, 14b,15a,15b kan worden opgenomen. De vierde kern 4 vormende wangen worden zo gezamenlijk in draaiing gebracht met de twee platen 8 en 9 en de vul-35 stukken 8a,8b,9a,9b. Dientengevolge wordt het schroeflijnvormige lichaam 2 regelmatig over de gehele breedte van de platen opgewikkeld en blijft 8204102 ** -6- 22761/CV/tl de kern 4 gevangen in het middengedeelte van dit lichaam indien de op-wikkeling eenmaal is beeindigd.

Uit het bovenstaande zal het duidelijk zijn,dat de fabricagewerk-wijze van het schroeflijnvormige lichaam 2 bijzonder gemakkelijk uit te 5 voeren is en dat de fabricage van de complete warmtewisselaar verge-makkelijkt wordt door het uiteindelijk op zijn plaats brengen van de eindwangen 10 en 12,die uit de plaat zijn gesneden en zijn omgekraagd en die eenvoudig aan het spiraalvormige lichaam worden gelast.

Tijdens het wikkelen van het spiraalvormige lichaam plaatst men 10 uiteraard in zijn middengedeelte (volgens een bekende techniek) een afdicht-pakking,die tegelijk met de plaat wordt gewikkeld en de kamers,die de vloeistoffen A en B bevat afsluit,behoudens aan de omtrek ora bij dit gebied een circulatie van de vloeistoffen tussen de twee helften van de warmtewisselaar mogelijk te maken.

15 8204102

Claims

1. Warmtewisselaar voorzien van een uitwendige cilindrische beslagring (1) in het inwendige waarvan een schroeflijnvormig lichaam (2) is gelegen,dat twee spiraalvormige kamers begrenst,welke resp. worden doorstroomd door de twee fluida's (A,B) waartussen de warmteuitwisseling moet plaats-5 vinden,met het kenmerk,dat het schroeflijnvormige lichaam (2) tot stand wordt gebracht door het op zichzelf om een dwarsas wikkelen van een ge-laagd samenstel gevormd door drie op elkaar geplaatste plaatstroken, namelijk twee vlakke stroken (5a,6$, 5b,6b.....) waartussen een gegolfde plaat (7) ,waarvan de golvingen zich dwars uitstrekken,is aangebracht.

2. Warmtewisselaar volgens conclusie l,met het kenmerk,dat de twee kamers,welke resp. de twee fluida's &,B ) bevatten waartussen de warmteuitwisseling plaatevindt,zijn begrensd door de randen van de buitenste vlakke plaat (5b), van een bepaalde winding (b) aan te sluiten op die van de binnenste plaat (6c) van de winding (c),die onmiddelijk bij de 15 buitenzijde van de voorafgaande winding is gelegen en door de randen van de binnenste plaat (6b) van de desbetreffende winding (b) te verbinden met die van de buitenste plaat (5a) van de direct aan de binnenzijde daar-vaan gelegen winding (a),waarbij de randen van de verschillende platen onderling door solderen worden verbonden.

3. Warmtewisselaar volgens conclusie 2,met het kenmerk,dat de randen van de platen onderling worden gesoldeerd door het onderdompelen van het samenstel van de warmtewisselaar in een bad van gesmolten tin.

4. Warmtewisselaar volgens een der conclusies 1- 3,met het kenmerk,dat de warmtewisselaar aan ieder uiteinde van het spiraalvormige lichaam en 25 in het inwendige daarvan is voorzien van twee eindwangen (10,11),die uit plaat zijn gesneden en zijn omgezet en de vorm hebben van een "olie-druppel" terwijl in het centrale gedeefce van het spiraalvormige lichaam (2) een kern (4) is gelegen,welke wordt gevormd door een uit plaat be-staande wang,die eheneens de vorm van een "oliedruppel" heeft.

5. Werkwijze voor het vervaardigen van een warmtewisselaar· volgens een der voorgaande conclusies 1- 4,met het kenmerk,dat men om een dwars- . as op zichzelf een gelaagd samenstel opwikkelt gevormd uit drie plaatstroken,namelijk twee vlakke platen (5,6) waartussen een gegolfde plaat (7) waarvan de golvingen zich dwars uitstrekken,is opgenomen,waarbij het 35 wikkelen wordt bewerkstelligd op een centrale kern (4) en op eindvulstuk-ken (8a,8b,9a,9b) die aan weerszijden van het vlak van de plaat zijn op- 8204102 -8- 22761/CV/tl ^ ν· V gesteld en die alien in dwarsdoorsnede dezelfde vorm hebben namelijk de vorm van een "oliedruppel".

6. Werkwijze volgens conclusie 5,met het kenmerk,dat na het samenstel van de platen(5,6,7 ) te hebben gewikkeld voor het vormen van het schroef-5 lijnvormige lichaam (2) men de eindvulstukken (8a,8b,9a,9b) verwijderd om deze te vervangen door eindwangen (10,11) van dezelfde vorm waarop men verVolgens het samenstel van de warmtewisselaar dompelt in een bad gesmolten tin om de randen van de platen onderling te solderen en in de contactzones van de verschillende golvingen van de gegolfde plaat met i 10 de naburige vlakke platen een soort aanlopen te vormen,welke aanlopen de thermische geleiding door de warmtewisselaar verbeteren. . { 15 820 4 1 02