NO145854B - Stav- eller roerformet varmevekslerorgan, samt fremgangsmaate ved dets fremstilling - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår et stav- eller rørformet varmevekslerorgan (slik som en stav eller et rør for elektrisk oppvarmning), som for bedre varmeutveksling med et omgivende, henholdsvis forbistrømmende medium er utstyrt med flere separate, skiveformede elementer anordnet på tvers av organets lengdeakse, idet hvert element oppviser flere radialt forløpende fliker. Oppfinnelsen angår også en fremgangsmåte for fremstilling av slike varmevekslerorganer.

Et varmevekslerorgan med elementer på overflaten, omfattende flere radialt forløpende fliker, er vist f.eks. i DE-PS 1.950.246, der det på et rørformet varmevekslerorgan er anordnet en remse i skruelinjeform, anbrakt i et innskåret spor, med radialt utragende fliker som forløper hovedsakelig vinkelrett på organets lengdeakse. I US-PS 3.752.228 er vist en slik remse med ute-lukkende skrått mot varmevekslerorganets lengdeakse brettede, radialt utragende fliker. Remsen er anordnet skruelinjeformet ved fastsveisning til et rørformet varmevekslerorgan.

I begge tilfeller er flikene dannet ved at deler av remsene

er fjernet mellom nabofliker. Arrangementet har således en mindre samlet varmeoverføringsflate enn det remsen ville ha uten fliker. Også alternativet uten fliker er vist i det nevnte tyske patentskrift, men en slik løsning medfører nødvendigvis at et medium ikke kan strømme mellom elementene, men bare forbi dem. Dessuten er såvel innskjæring av et skruelinjeformet spor i selve varmevekslerorganet som fastsveising på dette meget kostnadskrevende fremstillingsoperasjoner. Det er også kjent å feste separate, skiveformede elementer på et varme-

vekslerorgan ved oppvarmning og krympning under avkjølningen (US-PS 695.674), hvilket også er en meget dyr operasjon på grunn av oppvarmningsprosessen.

Formålet med den foreliggende oppfinnelse er å komme frem til et varmevekslerorgan som angitt innledningsvis, der fordelene med fliker som forløper vinkelrett på lengdeaksen og på skrå

i forhold til denne kombineres med hverandre, slik at mediet kan strømme mellom elementene samtidig med at disse beholder sin maksimale varmeoverføringsflate, og der elementene kan festes til selve varmevekslerlegemet ved en billig arbeids-operasjon, nemlig kaldkrympning.

Et varmevekslerorgan i henhold til oppfinnelsen oppviser således høyere effekt, og kan samtidig fremstilles enklere.

Formålet oppnås på den måte som det fremgår av de etterfølgende patentkrav.

Oppfinnelsen skal i det følgende forklares nærmere på den ved-føyde tegning, som viser utførelseseksempler. Fig. 1 viser et element i henhold til oppfinnelsen sett fra en ende av varmevekslerorganet.

Fig. 2 viser et snitt etter linjen II-II i fig. 1.

Fig. 3 viser et snitt etter linjen III-III i fig. 1.

Fig. 4 viser en krympering sett fra enden.

Fig. 5 viser et snitt etter linjen V-V i fig. 4.

Fig. 6 viser et lengdesnitt gjennom et varmevekslerorgan i henhold til oppfinnelsen i to forskjellige fremstillingsstadier. Fig. 7 viser i større målestokk det området som er innringet med sirkelen B i fig. 6 i en alternativ utførelsesform. Fig. 8 viser et lengdesnitt gjennom et varmevekslerorgan i henhold til oppfinnelsen, med et element på innersiden, og

Fig. 9 viser en annen alternativ utførelsesform.

Som vist i fig. 1-3, oppviser et skiveformet element 10

flere (åtte i det viste eksempel) første radialt begrensede sektorer 11 som forløper ut fra et midtre navparti 13, og danner et system av fliker som forløper vinkelrett på varmevekslerorganets lengdeakse A-A (fig. 6). I navpartiet 13

er anordnet en åpning 14 for å kunne tre elementet inn på

et varmevekslerorgan 20 (fig. 6). Åpningen 14 omgis av en monteringskrave 15 som er festet til elementet eller skiven 10. Sektorene 11 ligger i tegningens plan i fig. 1 (plan E-E

i fig. 2 og 8), og til sektorenes ene begrensningskant 16a er tilsluttet andre sektorer 12, slik at det er dannet åpne rom 17 mellom de enkelte første sektorer 11. De andre sektorene 12 kan fordelaktig dannes på den måte at det er utstanset gjennomgående perforeringer langs de første sektorenes andre begrensningskanter 16b, samt bøyeanvisningslinjer langs de førstnevnte begrensningskantene 16a, hvoretter de andre sektorene 12 er brettet i ønsket vinkel a . Denne vinkel a mellom de første og andre sektorene kan være en hvilken som helst vinkel noe større enn 0° og noe mindre enn 180°. Den nedre grense avhenger av hvor stort åpent rom 17 som i det minste ønskes å oppnås. Den øvre grense avhenger av erkjennelsen av at de andre sektorene 12 ikke er uten virkning selv når vinkelen a er større enn 90°. De andre sektorene 12 danner et system av fliker som danner vinkelen n med planet for de første sektorene 11, hvilke er vinkelrette på lengdeaksen A-A.

Alternativt, og med fordel, kan de gjennomgående perforeringer utstanses og de andre sektorene brettes ut i en eneste operasjon, altså uten oppdeling i de tre ovenfor nevnte fremstillings-trinn: utstansning, stansning av bøyeanvisningslinjene og utbretting.

Den samlede flate som bestemmer varmeutvekslingen er således

på ingen måte minsket, idet et strømmende medium kan passere

gjennom mellomrommene 17, hvorved det oppstår en turbulent strømning av mediet foran og bak de utbrettede, andre sektorene 12, hvilket medfører at det ikke bare oppnås større hastighet for mediet forbi elementene, men også at elementets flater automatisk spyles rene. Varmevekslerorganet behøver derfor ikke å demonteres for rengjøring. Denne omstendighet,sammen med muligheten for mediet til å strømme gjennom elementet innen-for dets ytre periferi, er av særskilt betydning, tildels når et ytre hylster 24 (fig. 6) ønskes anordnet rundt varmevekslerorganet, og til dels ved anordningen av elementer inne i et rørformet varmevekslerorgan, slik det skal forklares nærmere under henvisning til fig. 8.

For å feste de enkelte elementer på utsiden av et varmevekslerorgan kan med fordel anvendes separate låseringer 21, slik som vist i fig. 4 og 5. Den indre radius 0 . tilsvarer varme-

^ * mm

vekslerorganets ytre diameter D (fig. 6) plus den dobbelte veggtykkelse t (fig. 2) til monteringskraven, minus et visst fradrag, f.eks. 0,1 mm når D er i størrelsen omtrent 15 mm (altså et fradrag på omtrent 0,5 - 0,8 % av D). Dette mulig-gjør krympning med toleransen h 11.

På den kant som ved påtredningen er den fremmede er låseringen 21 utstyrt med en indre avfasning 21b for lettere påpressing på monteringskraven. Avfasningen forløp^ er fra den nevnte 0 mm til en diameter 0 max , tilsvarende varmevekslerens y Jtterdiameter D plus den dobbelte veggtykkelse t plus et visst tillegg, f.eks. 0,5 mm når D er i størrelsen 15 mm (altså et tillegg på omtrent 2 - 5 % av D) .

Ved montering på et varmevekslerorgan 20 f.eks. i stavform,

slik som vist i fig. 6, tres, slik som vist til høyre i figuren, vekselvis skiveformede elementer 10 og krymperinger 21 inn på varmevekslerorganet. Når varmevekslerorganet er fyllt, presses elementene og ringene sammen i retning av pilen P, f.eks. ved hjelp av et trykkluftdrevet verktøy 30. Alternativt, og med fordel, utføres sammenpressingen hver gang et skiveelement og en krympering er tredd inn på varmevekslerorganet, hvoretter det neste paret (skiveelement og ring) tres på og presses sammen, osv.

Krymperingene 21 med sine avfasninger 21b glir inn over monteringskravene 15 og presser disse mot varmevekslerorganet 20, slik at det oppnås god varmekontakt.

Krymperingene 21 utføres fortrinnsvis slik at deres bredde 21a (fig. 5) tilsvarer den innbyrdes avstand C (fig. 6) som i det: ferdige varmevekslerorganet ønskes mellom de enkelte skivene. Monteringskravenes bredde utføres fortrinnsvis noe mindre enn 21b. Alternativt kan den nevnte innbyrdes avstand bestemmes av monteringsringene eller av særskilte avstandsorganer.

Krymperingene 21 fremstilles med fordel av samme material, eller

i det minste av material med samme eller lignende varmeutvidelseskoeffisient som varmevekslerorganet 20, hvorved det forhindres at ringene løsner på grunn av varmeutvidelse. Det ferdige varmevekslerorgan kan utstyres med et hylster 24 (fig. 6) som omgir de skiveformede elementene.

I fig. 7 er vist en alternativ utførelsesform der de separate krymperingene er erstattet av krympespor 19 i hvert element 10. Monteringskraven 18 oppviser to deler, av hvilke delen 18a ut-gjør selve monteringskraven, og der delen 18b utgjør krympering. Det vil særlig fremgå at delen 18b er avstivet på grunn av navpartiet 13, og dessuten kan dens veggtykkelse eventuelt gjøres større enn for delen 18a. Kanten 18c kan oppvise samme avfasning som beskrevet ovenfor, og en avfasning i motsatt retning kan også være anordnet ved kanten 18b. Den samlede lengde av monteringskraven 18 bestemmer avstanden C (fig. 6). Monteringen er i prinsippet den samme som beskrevet i for-bindelse med fig. 6, med unntak av at det ikke skjer noen vekselvis påtreding av skiver og separate krymperinger. Sammenpressingen skjer med fordel parvis.

Som vist i fig. 8 er det inne i et rørformet varmevekslerorgan

25 anordnet et skiveformet element 10' med første radiale sektorer 11 og andre radiale sektorer 12 (for oversiktens skyld vises ikke de inntilliggende, likedannede elementer). Det midtre navpartiet 13' er i eksemplet vist uperforert, men om ønskelig kan anordnes en gjennomstrømningsåpning. Monterings-

kraven 17' er anordnet ved den ytre periferi av elementet,

og er fast forbundet med de første sektorene 11. I stedet for en krympering anvendes som låsering en ekspansjonsring 21' med en ytre avfasning 21'b. Analogt med anordningen i henhold til fig. 1 - 6 er for lett innføring i varmeveksler-røret 10' den ytre diameter til monteringskraven 17' noe mindre enn rørets indre diameter, og den ytre diameter til låseringen 21' er noe større enn den indre diameter til monteringskraven 17', for oppnåelse av en utoverrettet krympeeffekt. Også i dette tilfelle kan dé separate låse- eller ekspansjonsringene 21'erstattes av ringformede spor, ved den ytre periferi av elementet 10'. Anordningen fremgår når fig. 7 betraktes oppned, og når varmestaven 20 erstattes av veggen til varmerøret 25

(se fig. 9). Sammenpressingen skjer med fordel parvis.

En varmeveksler i henhold til oppfinnelsen kan fordelaktig fremstilles på følgende måte: Det fremstilles et ønsket antall plane skiveemner av passende material (f.eks. metallplate), og emnene utstyres med en monteringskrave ved den ytre eller indre periferi som i det aktuelle tilfelle vil komme til anlegg mot varmevekslerlegemet. I det sistnevnte tilfelle anordnes det også en sentral åpning i emnet, med en kant som danner den nevnte indre periferi. Deretter anordnes et system av radiale, langstrakte perforeringer i emnet, i et antall som tilsvarer antallet ønskede fliker med første og andre sektorer. Samtidig, eller deretter, brettes i ønsket vinkel den del av hver flik som befinner seg mellom to inntilliggende perforeringer, og som skal danne den andre sek-toren. Fortrinnsvis kan det på forhånd anordnes et system av radiale anvisningslinjer for bretting, ved pressing i emnet, slik at det mellom hver av de inntilliggende perforeringer på ønsket sted (hvilket ikke behøver å være midt mellom perfore-ringene) dannes en anvisningslinje for bretting av den annen sektor.

Deretter tres skivene inn på et stav- eller rørformet varmevekslerlegeme (når det gjelder elementer på varmevekslerens ytterside), eller skyves inn i et rørformet varmevekslerlegeme

(når det gjelder elementer på innersiden). Den sentrale åpningen i det førstnevnte tilfelle, og den ytre periferi i det sistnevnte tilfelle, fremstilles med passende klaring, slik at påtreingen, henholdsvis innskyvningen lett kan gjennomføres. Ved det alternativ som er vist i fig. 6 tres, henholdsvis innskyves, vekselvis skiver og separate låseringer. Når en skive og en låsering, eller alternativt alle skivene og alle låseringene er påtredd, trykkes delene sammen slik at monteringskravenes frie ender presses inn på de separate låseringene eller i mot-svarende spor i inntilliggende skiver. Det første og det siste elementet kan dessuten på konvensjonell måte låses til varmevekslerlegemet, selv om dette ikke er nødvendig.

Om ønskes tres et ytre hylster på et varmevekslerorgan med elementer på yttersiden.

Varmevekslerorganer i henhold til oppfinnelsen kan enten anvendes for oppvarmning av et medium (hvorved f.eks. damp, varm olje, varmt vann eller elektrisk energi kan anvendes som varme-avgivende, henholdsvis varmefrembringende medium) eller for kjøling (med f.eks. kaldt vann eller kald, varmeoverførende olje som varmeopptagende medium). Varmevekslerorganer i henhold til oppfinnelsen kan lett serie- eller parallellkobles ved tilkobling til en stamrørledning for serie- eller parallell-kobling. Oppfinnelsen er ikke begrenset til varmevekslerorganer med sirkulært tverrsnitt, og heller ikke behøver elementer anordnet på utsiden av et varmevekslerorgan ha en ytre periferi med en kontur som motsvarer den indre periferi.

Claims (10)

1. Stav- eller rørformet varmevekslerorgan med flere separate, skiveformede elementer (10) anordnet på tvers av lengdeaksen (A) til et varmevekslerlegeme (20, 25), hvilke elementer oppviser flere radialt forløpende fliker, med åpninger (17) for passasje av et medium mellom nabofliker, karakterisert ved at i det .minste noen av elementene oppviser fliker som hver omfatter to deler, en første del (11) som ligger i et plan (E) som er vinkelrett på den nevnte lengdeakse, og en annen del (12) som langs hele sin lengde på en side, langs en radialt forløpende linje (16a), er tilsluttet den første del og med en bestemt vinkel (a) heller i forhold til denne del og det nevnte plan, at hver åpning (17) er begrenset av en fri kant (ICb) av den første del på en flik og en fri kant av den annen del på en naboflik, at hvert av de skiveformede elementer langs den periferi som ligger mot varmevekslerlegemet (20, 25) oppviser en monteringskrave (15, 17', 18a), og at et låseringorgan (18b, 21, 21') som ikke henger sammen med det element som låses av dette er anordnet for fast-låsing av monteringskraven til varmevekslerlegemet, idet monteringskravens oq låseringorganets inner- og ytterdiameter er slik avpasset at låseringsorganet, når den er trædd inn på monteringskraven, presser denne mot varmevekslerlegemet.

2. Varmevekslerorgan som angitt i krav 1, karakterisert ved at låseringorganet og varmevekslerlegemet består av material med den samme eller i det minste tilnærmet samme varmeutvidelseskoeffisient.

3. Varmevekslerorgan som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at låseringorganet er et separat, selvstendig element (21, 21').

4. Varmevekslerorgan som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at låseringorganet ut-gjøres av et ringformet element (18b) i ett med et inntilliggende, skiveformet element.

5. Varmevekslerorgan som angitt i krav 2-4, karakterisert ved at de enkelte skiveformede elementer ligger med sine monteringskraver tett mot hverandre.

6. Fremgangsmåte for fremstilling av et stav- eller rørformet varmevekslerorgan som oppviser flere separate, skiveformede elementer som er anordnet på tvers av organets lengdeakse og oppviser radialt forløpende fliker, i henhold til krav 1-5, ved at et plant skiveemne, ved den kant som skal ligge mot varmevekslerlegemet, utstyres med en monteringskrave som med en viss klaring følger varmevekslerlegemets kontur, og dessuten gis flere radialt forløpende åpninger som skiller de enkelte fliker fra hverandre, karakterisert ved at en del av hver flate som ligger mellom to inntilliggende åpninger brettes langs en radialt forløpende linje i en ønsket vinkel, slik at det mellom hver av to inntilliggende åpninger dannes tildels en første del i skiveemnets plan, og tildels en dertil sluttende, annen del som er brettet i forhold til skiveemnets plan, at skivene ved utnyttelse av den nevnte klaring træs inn på et stav- eller rørformet varmevekslerlegeme, slik at monteringskravenes frie ender er rettet mot et samvirkende låseringorgan,- og at skivene og låseringorganene trykkes sammen inntil skivenes monteringskraver med sine frie kanter har trengt inn i, henholdsvis er presset inn på låseringorganene, og at disse, ved kald krympning, er deformert til tett anlegg mot varmevekslerlegemet.

7. Fremgangsmåte som angitt i krav 6, karakterisert ved at skiveemnet før utbretting av den andre delen utstyres med flere radiale anvisningslinjer for utbretting, idet hver anvisningslinje anbringes på ønsket sted mellom to inntilliggende åpninger.

8. Fremgangsmåte som angitt i krav 6 eller 7, karakterisert ved at separate låseringorganer fremstilles for hver skive, og at låseringorganene og skivene vekselvis træs inn på, henholdsvis skyves inn i varmevekslerlegemet.

9. Fremgangsmåte som angitt i krav 6-8, karakterisert ved at monteringskravene og/ eller låseringorganene fremstilles med en bredde som tilsvarer elementenes innbyrdes avstand i montert tilstand, slik at de utgjør avstandsorganer, og at skiveemnene trykkes sammen inntil monteringskravene og/eller låseringorganene langs hele sin frie kant ligger mot inntilliggende skiveemner.

10. Fremgangsmåte som angitt i krav 6-9, karakterisert ved at monteringskravene og/eller låseringorganene fremstilles med en avfaset kant for lettere sammenpressing.