SE525831C2 - Spiralvärmeväxlare - Google Patents

Description

20 25 30 35 en spalt hos en tillbakadragbar spindel. Spindeln roteras sedan, varvid plåtarna lindas för bildande av plåtarnas spiralelement.

Efter tillbakadragande av spindeln utformas två inlopps- /utloppskanaler i spiralelementets centrum. De tvà kanalerna separeras från varandra av plàtarnas centrala avsnitt. Spiral- elementets sidokanter bearbetas, varvid spiralflödeskanalerna kan tillslutas i sidled vid de två sidoändarna på olika sätt. l ty- piska fall anbringas ett lock vid var och en av ändarna. Ett av locken kan innefatta tvâ anslutningsrör som sträcker sig in i centrumet och kommunicerar med varsin av de två flödeskana- lerna. Vid spiralflödeskanalernas radiellt yttre ändar är ett re- spektive anslutningsorgan svetsat för bildande av ett utlopps- /inloppsorgan till respektive flödeskanal.

Ett problem med denna konventionella spiralvärmeväxlare är det relativt komplexa tillverkningsarbetet som erfordras för monte- ringen av anslutningsrören som sträcker sig från spiralvärme- växlarens centrum. Problemet är speciellt relaterat till svårighe- ten att uppnå en korrekt och önskad position för de två anslut- ningsrören och anslutningsorganen vid spiralelementets periferi.

Det är ofta viktigt att anslutningsorganen är placerade vid en övre ände av spiralelementet och också att anslutningsrören är placerade längs ett vertikalt plan. Vidare är det också i fallet med en värmeväxlare, utformad för mottagande av slam som ett av medierna, viktigt att ett anslutningsrör som bildar slamutlop- pet är placerat under det andra anslutningsröret som bildar vat- teninloppet. Dessa krav medför att det centrala avsnittet skall vara åtminstone ungefär horisontellt. l syfte att uppnå en sådan position hos anslutningsrören måste plàtarnas yttre ändar ofta skäras efter lindningsoperationen.

CH 539 257 visar ett annat spiralvärmeväxlarelement som är monterat i ett cylindriskt kärl. Värmeväxlarelementet innefattar en central cylinder och två spiralplåtar som sträcker sig från cy- lindern längs varsin spiralformad bana runt en centrumaxel.

Spiralplåtarnabildar en första spiralformad flödeskanal för ett 0 uoø nu 10 15 20 25 30 35 uno on första medium och en andra spiralformad flödeskanal för ett andra medium. Cylindern sträcker sig runt centrumaxeln och bil- dar ett inre utrymme i cylindern. Cylindern innefattar en första öppning och en andra öppning, vilka båda kommunicerar med en och samma flödeskanal.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Ändamålet med föreliggande uppfinning är att undanröja de ovannämnda problemen. Mer specifikt eftersträvas en spiral- värmeväxlare som medger en elegant layout för ledningar och rör anslutna till värmeväxlaren och som kan tillverkas på ett en- kelt sätt.

Detta ändamål uppnås med den inledningsvis angivna spiral- värmeväxlaren som kännetecknas av att den innefattar ett första rör, som är inrättat att sträcka sig genom den bakre änden in i cylinderns inre utrymme, varvid en första förbindningskanal, som kommunicerar med den första flödeskanalen via den första sido- öppningen, är utformad i det första röret och en andra förbind- ningskanal, som kommunicerar med den andra flödeskanalen via den andra sidoöppningen, är utformad i det inre utrymmet utanför det första röret.

Med en sådan utformning kan layouten för rören och ledning- arna som är anslutna till spiralvärmeväxlaren vara mindre kom- plicerad än i utformningar enligt tidigare teknik. Det första röret kan införas såsom en separat enhet eller modul in i cylindern efter lindningen av plåtarna för bildande av ett spiralvärmeväx- larelement. Spiralvärmeväxlarelementet kan således roteras till en önskad position med avseende på flödeskanalernas yttre än- dar innan det första röret införs. Anslutningen till den andra för- bindningskanalen kan sedan väljas att sträcka sig i vilken öns- kad riktning som helst. Det första röret kan lokaliseras i en lämplig position i det inre utrymmet, exempelvis för att under- lätta utmatning av slam. 10* 15 20 25 30 35 Enligt den utföringsform av föreliggande uppfinning är den första sidoöppningen axiellt förskjuten från den andra sidoöppningen.

Genom att axiellt separera öppningarna är det möjligt att inrätta det första röret i vilken vridposition som helst i förhållande till cylindern och spiralvärmeväxlarelementet.

Enligt en ytterligare utföringsform av föreliggande uppfinning in- nefattar värmeväxlaren ett separeringsorgan för uppdelning av det inre utrymmet i ett första delutrymme innefattande den första sidoöppningen och ett andra delutrymme innefattande den andra sidoöppningen. Separeringsorganet kan vara anbringat vid och sträcka sig runt det första röret. Vidare kan separeringsorganet ha en yttre omkretskant som ligger an mot en inre vägg som de- finierar det inre utrymmet. l syfte att på ett tätande sätt separera det första delutrymmet och det andra delutrymmet från varandra är den yttre omkretskanten svetsad vid den inre väggen.

Enligt en ytterligare utföringsform av föreliggande uppfinning in- nefattar värmeväxlaren ett andra rör som sträcker sig utåt från det andra delutrymmet och är inrättat att medge det andra me- diet att passera genom det andra röret.

Enligt en ytterligare utföringsform av föreliggande uppfinning in- nefattar värmeväxlaren en innerslutning anordnad vid cylinderns bakre ände och inrättad att tillsluta det andra delutrymmet. Det första röret kommer följaktligen att sträcka sig genom inneslut- ningen. Vidare sträcker sig det andra röret genom inneslut- ningen våsentligen radiellt utåt från inneslutningen med av- seende på' centrumaxeln. Ett sådant andra rör kan således sträcka sig i vilken önskad radiell riktning som helst från inne- slutningen.

Enligt en ytterligare utföringsform av uppfinningen innefattar värmeväxlaren ett förbindningselement som innefattar det första röret. Med fördel innefattar förbidningselementet också det 10 15 20 25 30 .g :oc 0 Q o O ø u I o andra röret och inneslutningen. Ett sådant förbindningselement kan tillverkas som en separat enhet eller modul, som är införd i cylindern efter lindningen av plåtarna för bildande av ett spiral- värmeväxlarelement. Förbindningselementet kan enkelt utformas på så sätt att det kan roteras godtyckligt i förhållande till spiral- värmeväxlarelementet.

Enligt en ytterligare utföringsform av uppfinningen innefattar värmeväxlaren ett lock inrättat att tillsluta den främre änden på ett öppningsbart sätt. Cylinderns främre ände är således till- gänglig, exempelvis för rengöring.

Enligt en ytterligare utföringsform av föreliggande uppfinning in- nefattar spiralvärmeväxlaren ett första yttre anslutningsorgan som kommunicerar med den första flödeskanalen. Vidare kan spiralvärmeväxlaren innefatta ett andra yttre anslutningsorgan som kommunicerar med den andra flödeskanalen. Med fördel kan värmeväxlaren vara anpassad att vara positionerad på så sätt att centrumaxeln sträcker sig väsentligen horisontellt, varvid de första och andra anslutningsorganen sträcker sig väsentligen vertikalt.

Enligt en ytterligare utföringsform av föreliggande uppfinning är det första röret inrättat att sträcka sig väsentligen koaxiellt in i det inre utrymmet. Med en sådan utformning säkerställs att för- bindningselementet kan roteras runt centrumaxeln till vilken vridposition om helst i förhållande till cylindern.

Enligt en ytterligare utföringsform av föreliggande uppfinning sträcker sig nämnda flödeskanaler väsentligen parallellt med varandra, varvid varje flödeskanal är anpassad att medge re- spektive medium att strömma i en väsentligen tangentiell rikt- ning med avseende på centrumaxeln. i 10 15 20 25 30 35 nun to Q ø o o c o o o .a KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Föreliggande uppfinning skall nu förklaras närmare med hjälp av beskrivningen av olika utföringsformer och med hänvisning till bifogade ritningar.

Fig 1 visar schematiskt en bakre vy av en spiralvärmeväxla- ren enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning.

Fig 2 visar schematiskt en främre vy av spiralvärmeväxlaren i Fig 1.

Fig 3 visar en snittvy genom spiralvärmeväxlaren längs lin- jerna lll-Ill i Fig 1.

Fig 4 visar schematiskt en snittvy genom ett spiralväxlarele- ment hos spiralvärmeväxlaren i Fig 1.

Fig 5 visar schematiskt ett transversellt snitt genom ett för- bindningselement hos spiralvärmeväxlaren i Fig 1.

Fig 6 visar en snittvy genom en spiralvärmeväxlare enligt en annan utföringsform av föreliggande uppfinning.

DETALJERAD BESKRIVNING AV OLIKA UTFÖRINGSFORMER AV UPPFINNINGEN Med hänvisning till Fig 1-5 visas en spiralvärmeväxlare. Spiral- värmeväxlare innefattar ett spiralvärmeväxlarelement 1, se Fig 4, och ett primärt förbindningselement 2, se Fig 5. l de i Fig 1 till 6 visade utföringsformerna är det primära förbindningselementet 2 utformat som en separat enhet som skall monteras vid centralvärmeväxlarelementet 1. Det skall noteras att åtminstone en del av det primära förbindningselementet 2 som ett alternativ, 10 15 20 25 30 35 kan utgöra en integrerad del av centralvärmeväxlarelementet 1 såsom förklaras nedan.

Spiralvärmeväxlarelementet 1 innefattar en central cylinder 5 och åtminstone två spiralplåtar 6 och 7, företrädesvis av metall, såsom rostfritt stål, kolstål eller titan. Cylindern 5 har en väsent- ligen cirkulärcylindrisk form. Var och en av plåtarna 6, 7 har en inre ändkant, som är svetsad vid cylinderns 5 yttre yta. Cylin- dern 5 roteras runt en centrumaxel 6 för lindning av plåtarna 6, 7 på så sätt att plåtarna 6, 7 kommer att sträcka sig från cylin- dern 5 längs varsin spiralformad bana runt den gemensamma centrumaxeln x. Plåtarna 6, 7 bildar en första spiralformad flö- deskanal 8 för ett första medium och en andra spiralformad flö- deskanal 9 för ett andra medium. Flödeskanalerna 8, 9 sträcker sig väsentligen parallellt med varandra. l de visade utförings- formerna är var och en av flödeskanalerna 8, 9 anpassad att medge respektive medium att strömma i en väsentligen tangentiell riktning med avseendepå centrumaxeln x. Spiral- värmeväxlaren är anpassad att positioneras på så sätt att centrumaxeln 1 sträcker sig väsentligen horisontellt med hjälp av ett stödorgan 10, som är anpassat att positioneras på marken eller vilket annat underlag som helst och att stödja spiralvärme- växlarelementet 1.

I en föredragen tillämpning av spiralvärmeväxlaren är det första medium som transporteras genom den första flödeskanalen slam medan det andra mediet är vatten. I detta fall har den första flö- deskanalen 8 en större bredd än den andra flödeskanalen 9, se Fig 3.

Cylindern 5 sträcker sig väsentligen koncentriskt runt centrum- axeln x och bildar ett inre utrymme 4 i cylindern 5. Cylindern 5 har en främre ände 5' och en bakre ände 5". Cylindern 5 inne- fattar en första sidoöppning 11 som medger kommunikation mellan det inre utrymmet 4 och den första flödeskanalen 8, och ett antal andra sidoöppningar 12 som medger kommunikation 10 15 20 25 30 35 mellan det inre utrymmet 4 och den andra flödeskanalen 9. Den första sidoöppningen 11 är placerad i närheten av den främre änden 5', och axiellt förskjuten längs centrumaxeln x från de andra sidoöppningarna 12. De andra sidoöppningarna 12 är an- ordnade längs en linje som sträcker sig parallellt med centrum- axeln.

Förbindningselementet 2 är ett separat element som skall mon- teras vid spiralvärmeväxlarelementet 1. Förbindningselementet 2 innefattar ett första rör 14, som är inrättat att sträcka sig ge- nom cylinderns 5 bakre ände 5" in i cylinderns 5 inre utrymme 4.

Det första röret 14 har således en yttre ände utanför cylindern 5 och en inre ände i cylinderns 5 inre utrymme 4. Det första röret 14 har en väsentligen cirkulär, cylindrisk form och sträcker sig, i den utföringsform som visas i Fig 1-5, väsentligen koaxiellt med centrumaxeln x in i det inre utrymmet 4.

Förbindningselementet 2 bildar i det första röret 14 en första förbindningskanal som kommunicerar med den första flödes- kanalen 8 via den första sidoöppningen 11 och i det inre utrym- met 4 utanför det första röret 14 en andra förbindningskanal som kommunicerar med den andra flödeskanalen 9 via de andra si- doöppningarna 12. Ett separeringsorgan 15 är anordnat för upp- delning av det inre utrymmet 4 i ett första delutrymme 4', som innefattar den första sidoöppningen 11 och bildar den första förbindningskanalen, och ett andra delutrymme 4", som in- nefattar de andra sidoöppningarna 12 och bildar den andra förbindningskanalen.

Separeringsorganet 15 är anbringat vid det första rörets 14 yttre perlfera yta vid det första rörets 14 inre ände. Separeringsorga- net 15 sträcker sig runt det första röret 14. Separeringsorganet 15 har en yttre omkretskant som i de visade utföringsformerna ligger an mot en inre väggyta hos cylindern 5. Företrädesvis är den yttre omkretskanten svetsad vid cylinderns 5 inre vägg. 10 15 20 25 30 35 .

. . .. . .'°:'~:; I . . I O O II .Vidare innefattar förbindningselementet 2 ett andra rör 16, som sträcker sig utåt från det andra delutrymmet 5' och från den andra förbindningskanalen. Det andra röret 16 är inrättat att medge det andra mediet att passera genom det andra röret 16.

Förbindningseiementet 2 innefattar också en inneslutning 17 anordnad vid cylinderns 5 bakre ände 5". lnneslutningen 17 är inrättad att tillsluta cylindern 5 och speciellt det andra delut- rymmet 4". lnneslutningen har en plan ändvägg 17' och en väsentligen cirkulärcylindrisk vägg 17", se Fig 5. Förbindnings- eiementet 2 är svetsat vid cylindern 5 med en svetsförbindning 18 som sträcker sig längs cylinderns 5 bakre ände 5" och längs den cylindriska väggens 17" ände. Det andra röret 16 sträcker sig genom lnneslutningen 17 väsentligen radiellt utåt från inne- slutningens 17 cylindriska vägg 17". l den visade utföringsfor- men sträcker sig det andra röret 16 väsentligen vertikalt, d.v.s. väsentligen vinkelrätt med avseende på centrumaxeln x. Även det första röret 14 sträcker sig genom inneslutningen 17 men genom inneslutningens 17 ändvägg 17”.

Som ett alternativ kan lnneslutningen 17 bilda en integrerad del av cylindern 5, varvid det primära förbindningselementet 2 i allt väsentligt endast innefattar det första röret 14, som införs in i cylinderns 5 inre utrymme 4 via en öppning i den plana änd- väggen 17”. Separeringsorganet 15 anbringas och svetsas se- dan vid det första röret och den inre väggytan efter införandet av det första röret 14 in i det inre utrymmet 4.

Spiralvärmeväxlaren innefattar ett lock 20 inrättat att tillsluta cy- linderns 5 främre ände 5' och även i sidled tillsluta en eller båda flödeskanalerna 8, 9. I de visade utföringsformerna är den första flödeskanalen 8 tillsluten med hjälp av locket 20. Det inre ut- rymmet 4 definieras således av en inre vägg innefattande cylin- derns 5 inre väggyta, en väsentligen plan inre väggyta hos locket 20 och en inre väggyta hos lnneslutningen 17. Locket 20 är öppningsbart och anbringat vid spiralvärmeväxlarelementet 1 genom ett gångjärn 21. En schematiskt visad låsanordning 22 är 10 15 20 25 30 35 10 inrättad att medge låsning av locket 20 i den tillslutna positio- nen. Såsom framgår av Fig 3 är den andra flödeskanalen 9 till- sluten i sidled vid den främre sidoänden med hjälp av en spiral- formad stång 23 som är anordnad mellan metallplàtarna 6, 7.

Den andra flödeskanalen 9 är tillsluten vid den bakre sidoänden med hjälp av en spiralformad stång 24 som är anordnad mellan metallplàtarna 6,7. Den första flödeskanalen 8 är tillsluten vid den bakre sidoänden med hjälp av en spiralformad stång 25 som är anordnad mellan metallplàtarna 6, 7. Stängerna 23 till 25 är anordnade vid respektive sidoändar i samband med lindningen av spiralvärmeväxlarelementet 1.

Spiralvärmeväxlaren innefattar vidare två sekundära förbind- ningselement. De första sekundära förbindningselementet bildar ett första yttre anslutningsorgan 27 som kommunicerar med den första flödeskanalen 8. Det andra sekundära förbindningsele- mentet bildar ett andra yttre anslutningsorgan 28 som kommuni- cerar med den andra flödeskanalen 9. Det första yttre anslut- ningsorganet 27 och det andra yttre anslutningsorganet 28 in- nefattar varsitt väsentligen cylindriskt rör. I den visade utfö- ringsformen sträcker sig rören väsentligen vertikalt, d.v.s. vä- sentligen vinkelrätt mot centrumaxeln x.

I den ovan nämnda föredragna tillämpningen kan det första röret 14, d.v.s. den första förbindningskanalen, bilda ett eget utlopp för slam. Det andra röret 16 kan bilda ett inlopp för vatten. Det första yttre anslutningsorganet 25 kan bilda ett inlopp för slammet medan det andra yttre anslutningsorganet 26 kan bilda ett utlopp för vattnet.

Fig 6 visar en andra utföringsform som endast skiljer sig från den första utföringsformen genom att det första röret 14 hos för- bindningselementet 2 är excentriskt anordnat i cylinderns 5 inre utrymme 4. '11 Föreliggande uppfinning är inte begränsad till de här visade och beskrivna utföringsformerna utan kan varieras och modifieras inom ramen för de följande kraven.

Claims (16)

10 15 20 25 30 35 ll Patentkrav

1. Spiralvärmeväxlare innefattande en central cylinder (5) och åtminstone två spiralplåtar (6, 7) som sträcker sig från cylindern längs varsin spiralformad bana runt en gemensam centrumaxel (x) och som bildar åtminstone en första spiralformad flödeskanal (8) för ett första medium och en andra spiralformad flödeskanal (9) för ett andra medium, varvid cylindern (5) sträcker sig runt centrumaxeln (x) och bildar ett inre utrymme (4) inuti cylindern, varvid cylindern innefattar en främre ände (5'), en bakre ände (5"), åtminstone en första sidoöppning (11) som kommunicerar med den första flödeskanalen (8) och åtminstone en andra sido- öppning (12) som kommunicerar med den andra flödeskanalen (9), och varvid värmeväxlare innefattar ett första rör (14), som är inrättat att sträcka sig genom den bakre änden (5") in i cylinderns (5) inre utrymme, varvid en första förbindningskanal, som kommunicerar med den första flödeskanalen (8) via den första sidoöppningen (11), är utformad i det första röret (14) och en andra förbindningskanal, som kommunicerar med den andra flödeskanalen.(9) via den andra sidoöppningen (12), är utformad i det inre utrymmet utanför det första röret (14), kännetecknad av att den första sidoöppningen (11) är axiellt förskjuten från den andra sidoöppningen (12).

2. Värmeväxlare enligt krav 1, kännetecknad av att värmeväxlaren innefattar ett separeringsorgan (12) för uppdelning av det inre utrymmet i ett första delutrymme (4') in- nefattande den första sidoöppningen (11) och ett andra del- utrymme (4”) innefattande den andra sidoöppningen (12).

3. värmeväxlare enligt krav 2, kännetecknad av att separe- ringsorganet (15) är anbringat vid och sträcker sig runt det för- sta röret (14). 10 15 20 25 30 35 15

4. Värmeväxlare enligt krav 3, kännetecknad av att separe- ringsorganet (15) har en yttre omkretskant som ligger an mot den inre väggen som definierar det inre utrymmet (4).

5. Värmeväxlare enligt krav 4, kännetecknad av att den yttre omkretskanten är svetsad vid den inre väggen.

6. Värmeväxlare enligt något av kraven 2 till 5, kännetecknad är att värmeväxlaren innefattar ett andra rör (16), som sträcker sig utåt från det andra delutrymmet och är inrättat att medge det andra mediet att passera genom det andra röret (16).

7. Värmeväxlare enligt något av kraven 2 till 6, kännetecknad av att värmeväxlaren innefattar en inneslutning (17) anordnad vid cylinderns bakre ände (5") och inrättad att tillsluta det andra delutrymmet (4").

8. Värmeväxlare enligt kraven 6 och 7, kännetecknad av att det andra röret (16) sträcker sig genom inneslutningen (17) väsentligen radiellt utåt från inneslutningen.

9. Värmeväxlare enligt något av de föregående kraven, kän- netecknad av att värmeväxlaren innefattar ett förbindningsele- ment (2) som innefattar det första röret.

10. Värmeväxlare enligt kraven 6, 7 och 9, kännetecknad av att förbindningselementet (2) också innefattar det andra röret (16) och inneslutningen (17).

11. Värmeväxlare enligt något av de föregående kraven, kän- netecknad av att värmeväxlaren innefattar ett lock (20) inrättat att tillsluta den främre änden (5') på ett öppningsbart sätt.

12. Värmeväxlare enligt något av de föregående kraven, kän- netecknad av att spiralvärmeväxlaren innefattar ett första ytte 10 15 20 25 F' ¿'^~ f* (w -'_,._.~.J 'vvs 111 anslutningsorgan (27) som kommunicerar med den första flö- deskanalen (8).

13. Värmeväxlare enligt något av de föregående kraven, kärl-_ netecknad av att spjralvärmeväxlaren innefattar ett andra yttre anslutningsorgan (218) som kommunicerar med den andra flö- deskanalen (9).

14. Värmeväxlare enligt kraven 12 och 13, kännetecknad av att värmeväxlaren är anpassad att vara positionerad på så sätt att centrumaxeln (x) sträcker sig väsentligen horisontellt och att de första och andra yttre anslutningsorganen (27, 28) sträcker sig väsentligen vertikalt.

15. Värmeväxlare enligt något av de föregående kraven, kän- netecknad av att det första röret (14) är inrättat att sträcka sig väsentligen axiellt in i det inre utrymmet (4).

16. Värmeväxlare enligt något av de föregående kraven, kärl; netecknad av att nämnda flödeskanaler (8, 9) sträcker sig väsentligen parallellt med varandra, varvid varje flödeskanal är anpassad att medge respektive medium att strömma i en väsentligen tangentiell riktning med avseende på centrumaxeln (X)-