NO145391B

NO145391B - HEAT EXCHANGES WITH A BEARER PIPE ORGANIZED WIRE

Info

Publication number: NO145391B
Application number: NO781123A
Authority: NO
Inventors: Franciscus Roffelsen
Original assignee: Spiro Research Bv
Priority date: 1977-04-01
Filing date: 1978-03-31
Publication date: 1981-11-30
Also published as: FR2386006A1; ATA204478A; DE2714617C2; NO145391C; IT1101855B; CH635420A5; IT7848679A0; NL7803013A; SE457288B; GB1579516A; JPS6127678B2; JPS53128050A; NO781123L; FR2386006B1; DE2714617A1; NL180782B; NL180782C; SE7803595L; YU75978A; AT355064B

Description

Oppfinnelsen vedrører en varmeveksler med på et bærer-rør skrueformet anordnet trådvikling, hvis vindinger utstrekker seg i radielle retninger lenger enn i retning av bærerrøraksen, og ved hvilke hosliggende viklingsvindinger aksialt griper delvis inn i hverandre samt er innbyrdes avstøttet ved hjelp av en med samme stigning med avstand rundt bærerrøret viklet tråd. The invention relates to a heat exchanger with helically arranged wire windings on a carrier tube, whose windings extend in radial directions longer than in the direction of the carrier tube axis, and in which adjacent winding turns axially partially engage each other and are mutually supported by means of one with the same pitch spaced around the carrier tube wound wire.

Ved en fra U.S. patent nr. 877252 kjent varmeveksler av denne type har viklingstrådvindingene form av slanke spissvinklede, likebenede trekanter med avrundede hjørner, som med deres spisser peker utad. De av trekantbenene dannede, delvis i hverandre gripende flanker til hosliggende viklingsvindinger danner utvendig en skrueformet renne i hvilken det er innlagt en tråd som skal beskytte vindingene til viklingstråden mot forskyvninger og deformeringer av ytre kraftpåvirkninger. By one from the U.S. patent no. 877252 known heat exchanger of this type, the winding wire turns have the form of slender acute-angled, isosceles triangles with rounded corners, which point outwards with their tips. The partially interlocking flanks of adjacent winding windings formed by the triangular legs form a helical channel on the outside in which a wire is inserted to protect the windings of the winding wire against displacements and deformations caused by external forces.

Til tross for denne støttetråd er imidlertid de viklingstrådvindinger som for dannelse av en størst mulig overflate som utsettes for det medium som skal oppvarmes eller avkjøles, og som består av meget tynn tråd, ihvert fall i sine utover støttetråden ragende områder, meget ømfindtlig mot ytre påvirkninger. Slike ytre påvirkninger er uunngåelige allerede ved fremstillingen, men særlig ved lagring, transport samt innbygg-ing av slike varmevekslere på anvendelsesstedet. Despite this support wire, however, the winding wire windings which form the largest possible surface that is exposed to the medium to be heated or cooled, and which consist of very thin wire, at least in their areas extending beyond the support wire, are very sensitive to external influences . Such external influences are unavoidable already during manufacture, but especially during storage, transport and installation of such heat exchangers at the place of use.

Dette gjelder desto mer som støttetråden bare er innlagt med liten forspenning i den av viklingsvindingene dannede renne, men ikke er festet til viklingstrådene. Dette har til resultat at allerede ved små forskyvninger eller deformeringer av en relativt liten del av viklingstrådvindingene forspenningen og friksjonsfestet til viklingstrådvindingene går tapt og at den tiltenkte oppgave for støttetrådene ikke mer oppfylles. This applies all the more as the support wire is only inserted with a slight bias in the channel formed by the winding turns, but is not attached to the winding wires. This has the result that even with small displacements or deformations of a relatively small part of the winding wire windings, the pretension and frictional attachment to the winding wire windings is lost and that the intended task for the support wires is no longer fulfilled.

En ytterligere tungtveiende ulempe ved de kjente varmevekslere i forhold til andre kjente vekslere med ved siden av hverandre liggende viklingsvindinger og tett i tett etter hverandre på bærerrøret liggende trådvindinger består deri at på grunn av i hverandregripingen av viklingsvindingene det på omkretsen til bærerrøret bare kan anbringes hver gang halvdelen av viklingstrådvindingene. Det derved forårsakede tap av ut-vekslingsflate kan ikke en gang tilnærmet utlignes ved hjelp av den på grunn av i hverandregripingen av viklingsvindingene oppnåbare økning av det på et bærerrør med gitt lengde anbring-bare antall viklingsvindinger. A further significant disadvantage of the known heat exchangers in relation to other known exchangers with winding turns lying next to each other and wire turns lying close to each other on the carrier tube consists in the fact that, due to the interlocking of the winding turns, on the circumference of the carrier tube can only be placed each times half the winding wire turns. The loss of exchange surface caused by this cannot even be approximately compensated for by means of the increase in the number of winding turns that can be placed on a carrier tube of a given length, which can be achieved due to the interlocking of the winding turns.

Dessuten er også den åpenbart, for muliggjørelse av Moreover, it is also obvious, for enabling of

en enkel kontinuerlig vikleprosess valgte trekantform for trådvindingene ufordelaktig for varmevekslingen, da disse vindinger gir det medium som skal påvirkes termisk en i retning utad stadig mindre blivende overflate, og temperaturforskjellen mellom disse overflatedeler og det omgivende medium blir stadig mindre med økende avstand fra bærerrøret, mens den mengde av mediet som skal påvirkes térmisk imidlertid stadig blir større. a simple continuous winding process chose a triangular shape for the wire windings disadvantageous for the heat exchange, as these windings give the medium to be thermally affected an increasingly smaller surface in the outward direction, and the temperature difference between these surface parts and the surrounding medium becomes smaller and smaller with increasing distance from the carrier tube, while however, the amount of the medium to be thermally affected is constantly increasing.

I forhold til dette er det den oppgave som ligger til grunn for oppfinnelsen ved en varmeveksler av den innledningsvis nevnte type på den ene side å betydelig øke den virksomme trådoverflate, utforme temperaturforløpet i viklingen mer gunstig, samt på den annen side å gjøre trådviklingene slik fastere at den kan tåle alle de uunngåelige belastninger ved lagring, transport, installasjon samt ved bruk. In relation to this, the task underlying the invention of a heat exchanger of the type mentioned at the outset is, on the one hand, to significantly increase the effective wire surface, design the temperature course in the winding more favorably, and on the other hand to make the wire windings thus firmer that it can withstand all the inevitable loads during storage, transport, installation and use.

Denne oppgave blir løst ifølge oppfinnelsen ved at hosliggende viklingsvindinger, med på i og for seg kjent måte på en til bærerrørets akse konsentrisk sylinderflate liggende akseparallelle deler av viklingstråden, overlapper hverandre minst om størrelsen til viklingstråddiameteren og at en om den ytre omkrets av viklingen viklet og på denne festet støttetråd (hodetråd) forbinder alle akseparallelle deler på hosliggende viklingsvindinger med hverandre. This task is solved according to the invention in that adjacent winding turns, with in a manner known in and of itself on an axis-parallel part of the winding wire lying concentric to the axis of the cylinder surface of the carrier tube, overlap each other by at least the size of the winding wire diameter and that one about the outer circumference of the winding wound and on this attached support wire (head wire) connects all axis-parallel parts on adjacent winding turns with each other.

Den således anordnede og festede støttetråd sikrer alle tråder i viklingen i deres radielle retning og avstøtter samtidig alle trådvindinger i retning av viklingsaksen mot hverandre. Den danner med de ytre viklingstrådben et lukket sylindrisk gitter som motstår alle i praksis ventede ytre kraftpåvirkninger. The thus arranged and attached support thread secures all threads in the winding in their radial direction and at the same time supports all thread turns in the direction of the winding axis against each other. It forms with the outer winding wire legs a closed cylindrical grid which resists all expected external force influences in practice.

Viklingstrådvindingene kan ha form av langstrakte firkanter, av utover avsmalnende eller utvidede trapeser, men også ha form av med deres spisser på bærerrøret varmeledende festede likebenede trekanter. Ved valg av vindingsform kan størrelsen for utvekslingsflaten, temperaturforløpet og også viklingsprosessen påvirkes innenfor relativt vide grenser. The winding wire windings can take the form of elongated squares, of outwardly tapering or extended trapezoids, but also take the form of isosceles triangles with their tips heat-conductingly attached to the carrier tube. When choosing a winding form, the size of the exchange surface, the temperature course and also the winding process can be influenced within relatively wide limits.

Mens det for oppvikling av viklinger med firkantede eller bare svakt i en retning avsmalnende trapesformede trådvindinger er nødvendig med en hjelpeinnretning for etterfølg-ende aksiell i hverandreskyvning av ved siden av hverandre opp-viklede viklingsvindinger eller vindingsdeler, kan viklinger med utover sterkere utvidede trapesformede eller med deres - hensiktsmessig noe avflatede - spisser på bærerrøret liggende trekantede vindinger vikles opp uten en slik hjelpeinnretning i deres sluttstilling på bærerrøret. While for winding windings with square or only slightly tapering in one direction trapezoidal wire windings, an auxiliary device is necessary for subsequent axial pushing of winding windings or winding parts wound up next to each other, windings with outwardly more strongly extended trapezoidal or with their - suitably somewhat flattened - tips lying on the carrier tube triangular windings are wound up without such an auxiliary device in their final position on the carrier tube.

Viklinger med de sistnevnte trådvindingsformer har forøvrig et mer gunstig temperaturforløp, da med utover avtag-ende temperaturforskjell til det medium som skal termisk påvirkes den tilbudte overflate blir tiltagende større. Windings with the latter wire winding forms also have a more favorable temperature course, as with the outward decreasing temperature difference to the medium to be thermally affected, the surface offered becomes increasingly larger.

Oppfinnelsen skal i det følgende nærmere forklares ved hjelp av utførelseseksempler som skjematisk er fremstilt på tegningen, som viser: fig. 1 et i område ved en viklingsvinding gjennom en varmeveksler lagt tverrsnitt, In the following, the invention will be explained in more detail with the help of exemplary embodiments which are shown schematically in the drawing, which shows: fig. 1 a cross-section laid out in the area of a winding winding through a heat exchanger,

fig. 2 et lengdesnitt gjennom en del av en varmeveksler med langstrakte firkantede viklingstrådvindinger, fig. 2 a longitudinal section through part of a heat exchanger with elongated square winding wire turns,

fig. 3 en variant av delen på fig. 2 i den samme fremstilling, fig. 3 a variant of the part in fig. 2 in the same presentation,

fig. 4 et lengdesnitt gjennom en del av en varmeveksler med trekantede, utover bredere viklingstrådvindinger, og fig. 4 a longitudinal section through part of a heat exchanger with triangular, outwardly wider winding wire turns, and

fig. 5 et oppriss av en del av en avviklet omkrets-flate for ett av utførelseseksemplene på fig. 2, 3 eller 4. fig. 5 is a plan view of part of an unwound peripheral surface for one of the embodiments in fig. 2, 3 or 4.

Varmeveksleren består prinsipielt av et ledningsrør 1 for en flytende varmebærer, hvis temperatur kan ligge under eller over temperaturen for det medium som skal påvirkes termisk og som omgir varmeveksleren, en på røret som bærer skrue-linjeformet påviklet trådvikling 2 og en over den ytre omkrets av trådviklingen viklet avstivnings- eller hodetråd 3. The heat exchanger basically consists of a conduit pipe 1 for a liquid heat carrier, the temperature of which can be below or above the temperature of the medium to be thermally affected and which surrounds the heat exchanger, one on the pipe carrying helically wound wire winding 2 and one above the outer circumference of the wire winding wound bracing or head wire 3.

Alle trådviklinger er festet på bærerrøret 1 på kjent måte ved lodding eller sveising på en slik måte at det for var-megjennomgangen fra rørveggen til trådviklingen fremkommer et metallisk tverrsnitt som minst svarer til det dobbelte tverrsnitt for viklingstråden. Også hodetråden 3 er fast forbundet med hver av de kryssende vindinger i viklingstråden, hvorved det riktignok mer kommer an på stivheten til forbindelsen enn led-ningsevnen . All wire windings are attached to the carrier tube 1 in a known manner by soldering or welding in such a way that a metallic cross-section appears for the heat passage from the pipe wall to the wire winding which at least corresponds to the double cross-section of the winding wire. The head wire 3 is also firmly connected to each of the crossing windings in the winding wire, whereby it is true that the stiffness of the connection is more important than the conductivity.

Som det fremgår av fig. 1 ligger vindingene til den tråd som danner viklingen 2 på veggen til bærerrøret 1 med innbyrdes avstander som minst er lik tråddiameteren. Derved er det mulig under den kontinuerlige vikling av viklingen mellom trådvindingene mellom hver gang en allerede påført viklingsvinding aksielt å innskyve trådvindingene for den deretter ved siden av anbragte viklingsvinding. Til dette benyttes en hjelpeinnretning som ikke utgjør noen del av oppfinnelsen. På denne måte fremkommer den på fig. 2 og 3 viste anordning av viklingstrådvindingene 2a, 2a<1> på bærerrøret 1. Der griper av i det vesentlige langstrakte firkantede viklingstrådvindinger 2a, hen-holdsvis 2a' bestående hosliggende viklingsvindinger med ca. en tredjedel av deres aksielle bredder for deres trådvindinger inn i hverandre. De i omkretsretning ved siden av hverandre liggende deler av trådvindingene til hosliggende viklingsvindinger er ved hjelp av en over den ytre viklingsomkrets viklet og på alle trådvindinger festet hodetråd 3 sikret i den gitte stilling mot tangensielle og aksielle forskyvninger. As can be seen from fig. 1, the windings of the wire forming the winding 2 lie on the wall of the carrier tube 1 with mutual distances that are at least equal to the wire diameter. Thereby, it is possible, during the continuous winding of the winding between the wire turns, between each time an already applied winding turn, to axially push in the wire turns for the winding turn placed next to it. For this, an auxiliary device is used which forms no part of the invention. In this way, it appears in fig. 2 and 3 showed the arrangement of the winding wire turns 2a, 2a<1> on the carrier tube 1. There, essentially elongated square winding wire turns 2a, respectively 2a', consisting of adjacent winding turns with approx. one third of their axial widths for their thread turns into each other. The circumferentially adjacent parts of the wire turns of adjacent winding turns are secured in the given position against tangential and axial displacement by means of a head wire 3 wound over the outer winding circumference and attached to all wire turns.

De ytre ben til viklingstrådvindingene danner med hodetråden et stabilt rørformet gitter, av hvilket en avvikling er vist i utstnitt på fig. 5. The outer legs of the winding wire windings form with the head wire a stable tubular grid, a winding of which is shown in detail in fig. 5.

Ved utførelsesformen ifølge fig. 2 ligger derved hodetråden 3 mot de ytre ben på trådvindingene, mens ved utførelses-formen på fig. 3 hodetråden 3 er nedsenket om sin diameter i en skrueformet renne som dannes av de avskrånede ytre hjørner på In the embodiment according to fig. 2, the main thread 3 lies against the outer legs of the thread windings, while in the embodiment of fig. 3 the main thread 3 is immersed about its diameter in a helical channel formed by the chamfered outer corners of

trådvindingene 2a' på hosliggende viklingsvindinger. the wire turns 2a' on adjacent winding turns.

Ved utførelsesformen på fig. 4 består trådviklingen av likebenede, spissvinklede, trekantede trådvindinger 2a'<1>, som med deres avrundede eller lett avflatede spisser ligger mot bæ-rerrøret 1 og bare med deres ytre deler rager mellom trådvindingene til en hosliggende viklingsvinding. Slike viklinger med bare i området ved deres ytre omkrets i hverandregripende vindinger kan ved vikling på bærerrøret bringes til den tegnede stilling uten at det er nødvendig med en aksiell forskyvning av den hver gang påløpende vinding. Det ytre bilde av denne like-ledes ved hjelp av en hodetråd 3 festede trådvikling svarer til fremstillingen på fig. 5. In the embodiment of fig. 4, the wire winding consists of isosceles, acutely angled, triangular wire turns 2a'<1>, which with their rounded or slightly flattened tips lie against the carrier tube 1 and only their outer parts project between the wire turns of an adjacent winding turn. Such windings with only in the area of their outer circumference in interlocking windings can be brought to the drawn position by winding on the carrier tube without the need for an axial displacement of the each time accruing winding. The outer image of this wire winding, which is also attached by means of a head wire 3, corresponds to the representation in fig. 5.

Som allerede innledningsvis anført er oppfinnelsen ikke begrenset til de på tegningen viste former for viklingstrådvindinger . As already stated at the outset, the invention is not limited to the forms of winding wire turns shown in the drawing.

Claims

1. Heat exchanger with helically arranged winding of wire on a carrier tube, whose turns in radial directions extend further than in the direction of the pipe axis, and in which adjacent winding turns axially partially engage each other and are mutually supported by means of one with the same pitch with distance around the carrier tube wound wire, characterized in that adjacent winding turns, with in a manner known per se on an axis-parallel parts of the winding wire (2a, 2a', 2a<1>') lying concentric to the cylinder surface of the carrier tube (1) axis, overlap each other at least about the size of the winding wire diameter and that one about the outer circumference of the winding wound and on this fixed support wire (head wire) (3) connects all axis-parallel parts of adjacent winding turns with each other.

2. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the main wire (3) lies immersed in a channel approximately the same as its diameter, which channel is formed by the chamfered outer corners of the wire windings (2a') on adjacent winding windings (2) (fig. 3) .

3. Heat exchanger according to one of claims 1 and 2, characterized in that the wire windings (2a'') of the winding (2) have the shape of isosceles triangles or trapezoids extending outwards from the carrier tube (1).