WO2010000248A1 - Heat exchanger - Google Patents

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WO2010000248A1
WO2010000248A1 PCT/DE2009/000936 DE2009000936W WO2010000248A1 WO 2010000248 A1 WO2010000248 A1 WO 2010000248A1 DE 2009000936 W DE2009000936 W DE 2009000936W WO 2010000248 A1 WO2010000248 A1 WO 2010000248A1
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WO
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coiled tubing
heat exchanger
exchanger according
transfer medium
adapter piece
Prior art date
Application number
PCT/DE2009/000936
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German (de)
French (fr)
Inventor
Werner Klausmann
Roger Doenges
Johann Eberling
Original Assignee
Viessmann Werke Gmbh & Co. Kg
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Filing date
Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/02—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being helically coiled
    • F28D7/024—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being helically coiled the conduits of only one medium being helically coiled tubes, the coils having a cylindrical configuration
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H1/00—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
    • F24H1/22—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating
    • F24H1/40—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating with water tube or tubes
    • F24H1/43—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating with water tube or tubes helically or spirally coiled
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/0066—Multi-circuit heat-exchangers, e.g. integrating different heat exchange sections in the same unit or heat-exchangers for more than two fluids
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F28D7/0066—Multi-circuit heat-exchangers, e.g. integrating different heat exchange sections in the same unit or heat-exchangers for more than two fluids
    • F28D7/0075—Multi-circuit heat-exchangers, e.g. integrating different heat exchange sections in the same unit or heat-exchangers for more than two fluids with particular circuits for the same heat exchange medium, e.g. with the same heat exchange medium flowing through sections having different heat exchange capacities or for heating or cooling the same heat exchange medium at different temperatures
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F28F9/0246—Arrangements for connecting header boxes with flow lines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/26—Arrangements for connecting different sections of heat-exchange elements, e.g. of radiators

Definitions

  • the invention relates to a heat exchanger according to the preamble of patent claim 1.
  • a heat exchanger of the type mentioned is known from DE 200 09 560 Ul. This consists of a helically wound spiral tube (typically with a substantially rectangular cross-section), seen in the axial direction several connections for supply and discharge of a first heat transfer medium (typically water) and heat exchange a fürströmspalt for a second heat transfer medium (typically a Exhaust gas of a burner).
  • a first heat transfer medium typically water
  • a second heat transfer medium typically a Exhaust gas of a burner
  • the so-called supply and return connection pieces are welded to the outer circumference of the helix, namely after an opening has been introduced at an appropriate circumferential point of the helix (for example, by drilling).
  • the supply and discharge of the first heat transfer medium to or from the connection piece via so-called flow and return headers, each of which is connected in each case with a plurality of connecting pieces.
  • the invention has for its object to be able to produce a heat exchanger of the type mentioned easier.
  • the coiled tubing formed from at least two separate coiled tubing sections and in each case one tube connection adapter piece forming a connection for the first heat transfer medium is arranged between two tube coil sections.
  • FIG. 1 shows in perspective the heat exchanger according to the invention, in this case three tube spiral sections;
  • FIG. 2 in perspective and partially cut an embodiment of the tube coil adapter piece according to the invention
  • FIG. 3 shows in perspective and in section another embodiment of the tube helix adapter piece
  • FIG. 4 shows in perspective the heat exchanger according to the invention with a housing designed as a cylinder jacket
  • FIG. 5 shows a perspective view of a heating boiler with a heat exchanger formed from a multiplicity of tubular coil sections
  • FIG. 6 in perspective of the heat exchanger according to the invention with a three or four tube coil section detecting venting element.
  • the heat exchangers in Figures 1 to 6 are first in a conventional manner from a helically wound coiled tube 1, seen in the axial direction a plurality of connections 2 for supply and discharge of a first heat transfer medium (here water) and heat exchange a modifenor 3 for a second heat transfer medium (here exhaust gas of a burner).
  • a first heat transfer medium here water
  • a second heat transfer medium here exhaust gas of a burner
  • the flow-through gap in the region of the tube helix adapter piece 6 corresponds in principle geometrically to the remaining flow gap 3 of the tube helix sections 4, 5. This has the advantage that the flow-through conditions of the flow gap 3 are not adversely affected even in the region of the helical tube adapter pieces 6 become.
  • a shape-adapted deterministic connection region 7 is provided, which is particularly preferably designed as a plug connection, namely, for example, as shown in Figure 3, characterized in that the coiled tubing adapter piece 6 in the coiled tubing section 4, 5 is formed plugged.
  • the tube spiral adapter piece 6 is formed as a cast component, preferably produced by precision casting.
  • the coiled tubing adapter piece 6 is preferably formed from two shell-shaped sections 8, 9, wherein a dividing plane preferably intersects the connection 2 as well as the connection regions 7.
  • a flow divider 10 for the first heat transfer medium is furthermore arranged in the interior of the coiled tubing adapter piece 6. If the connection 2 is designed as a feed connection, the flow divider 10 serves for the inflow-side flow distribution. If the connection 2 is designed as a discharge connection, the flow divider 10 serves as a guide element for the heat transfer medium flowing in towards the connection 2 on both sides.
  • the tube helical adapter piece 6 is T-shaped, wherein the terminal 2 centrally and the two tube coil sections 4, 5 on both sides, are arranged opposite each other.
  • the coiled tubing section 4, 5 and the coiled tubing adapter piece 6 are cohesively, preferably by welding, connected to each other.
  • the coiled tubing section 4, 5 and the coiled tubing adapter piece 6 non-positively, preferably by pressing, and are sealed together.
  • the coiled tubing 1 is formed from a plurality of coiled tubing sections 4, 5 and coiled tubing adapter pieces 6 with connections 2 which are optional for supplying and / or discharging the first heat transfer medium are formed.
  • connections 2 which are optional for supplying and / or discharging the first heat transfer medium are formed.
  • an open coiled tubing end results on both sides of the heat exchanger, which is provided with a specially designed coiled tubing adapter piece, namely one which is designed to be closed on one side.
  • the coiled tubing 1 apart from slightly rounded corners, preferably a flat-rectangular flow cross-section, with the larger flank surfaces are opposite in the helix, resulting in that the whole extending helically through the entire helix fürströmspalt 3 seen in the radial flow direction, as a narrow, planar limited gap exists.
  • the coiled tubing sections 4, 5 are formed from a formed, correspondingly broadly dimensioned sheet metal strips, preferably made of stainless steel, whose edges are longitudinally welded together after shaping.
  • the fürströmspalt 3 is preferably formed in this sense as a flat channel.
  • a plurality of connections 2 for supplying the first heat transfer medium to the coiled tubing 1 and a plurality of connections 2 for discharging the first heat transfer medium from the coiled tubing 1 in the axial direction of the coiled tubing 1 are arranged substantially one behind the other. Furthermore, several connections 2 to Supply of the first heat transfer medium to the coiled tubing 1 and a plurality of connections 2 for the removal of the first heat transfer medium from the coiled tubing 1 in the circumferential direction of the coiled tubing 1 offset from each other (see again Figure 1, 4, 5 and 6).
  • the terminals 2 for discharging the first heat transfer medium and the terminals 2 for supplying the first heat transfer medium is assigned to a preferably designed as a flow or return manifold collector 11. This makes it easy to create a large heat exchanger for a large boiler.
  • the coiled tube 1 encloses a combustion chamber 12 and is arranged in a housing 13, wherein a preferably annular gap-shaped exhaust gas collecting chamber 14 is formed between the housing 13 and the coiled tube 1.
  • the housing 13 comprises a cylinder jacket 15 with cover-shaped closure elements 16, preferably formed of die-cast aluminum, wherein the cylinder jacket 15 particularly preferably has through openings 18 formed in a sealed manner for connecting pipes 17 between the terminals 2 and the collectors 11.
  • the coiled tubing section 4, 5 per helical gear a venting element 19, preferably in the form of a plurality of vent elements 19 summarizing vent line, which serves to be able to dissipate over time in the heat exchanger accumulating air ,
  • the coiled tubing 1 is horizontal with respect to its helical main axis and the venting element 19 is arranged at a vertically highest point per helical turn, since air is lighter than water and thus always collects above in the heat exchanger. (20 692)

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

The invention relates to a heat exchanger, comprising a helically wound coiled tubing (1), which as viewed in the axial direction comprises a plurality of connections (2) for the supply and removal of a first heat transfer medium and a flow gap (3) for a second heat transfer medium for heat exchange. According to the invention, the coiled tubing (1) is composed of at least two separate coiled tubing pieces (4, 5) and a coiled tubing adapter piece (6) forming a connection (2) for the first heat transfer medium is formed between each two coiled tubing pieces (4, 5).

Description

Wärmetauscher heat exchangers
Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a heat exchanger according to the preamble of patent claim 1.
Ein Wärmetauscher der eingangs genannten Art ist nach der DE 200 09 560 Ul bekannt. Dieser besteht aus einer schraubenli- nienförmig gewickelt ausgebildeten Rohrwendel (typischerweise mit einem im wesentlichen rechteckigen Querschnitt) , die in Axialrichtung gesehen mehrere Anschlüsse zur Zu- und Abführung eines ersten Wärmeträgermediums (typischerweise Wasser) und zum Wärmeaustausch einen Durchströmspalt für ein zweites Wärmeträgermedium (typischerweise ein Abgas eines Brenners) aufweist. Bei dieser Lösung sind die so genannten Vor- und Rücklaufanschlussstutzen am äußeren Umfang an die Wendel angeschweißt, und zwar nachdem an einer entsprechenden Umfangs- stelle der Wendel eine Öffnung eingebracht wurde (zum Beispiel durch Bohren) . Die Zu- und Abführung des ersten Wärmeträgermedium zu oder von den Anschlussstutzen erfolgt über so genannte Vor- und RücklaufSammler, von denen jeder jeweils mit mehreren Anschlussstutzen verbunden ist.A heat exchanger of the type mentioned is known from DE 200 09 560 Ul. This consists of a helically wound spiral tube (typically with a substantially rectangular cross-section), seen in the axial direction several connections for supply and discharge of a first heat transfer medium (typically water) and heat exchange a Durchströmspalt for a second heat transfer medium (typically a Exhaust gas of a burner). In this solution, the so-called supply and return connection pieces are welded to the outer circumference of the helix, namely after an opening has been introduced at an appropriate circumferential point of the helix (for example, by drilling). The supply and discharge of the first heat transfer medium to or from the connection piece via so-called flow and return headers, each of which is connected in each case with a plurality of connecting pieces.
Die Herstellung eines solchen Wärmetauschers ist aufwendig.The production of such a heat exchanger is expensive.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetauscher der eingangs genannten Art einfacher herstellen zu können.The invention has for its object to be able to produce a heat exchanger of the type mentioned easier.
Diese Aufgabe ist mit einem Wärmetauscher der eingangs genannten Art durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst.This object is achieved with a heat exchanger of the type mentioned by the features listed in the characterizing part of patent claim 1.
Nach der Erfindung ist also vorgesehen, dass die Rohrwendel aus mindestens zwei separaten Rohrwendelteilstücken gebildet und zwischen zwei Rohrwendelteilstücken jeweils ein einen An- schluss für das erste Wärmeträgermedium bildendes Rohrwendeladapterstück angeordnet ist.According to the invention, it is thus provided that the coiled tubing formed from at least two separate coiled tubing sections and in each case one tube connection adapter piece forming a connection for the first heat transfer medium is arranged between two tube coil sections.
Mit anderen Worten ausgedrückt, ist erfindungsgemäß vorgesehen, mindestens zwei Rohrwendelteilstücke miteinander über ein Rohrwendeladapterstück zu verbinden, wobei am Rohrwendeladapterstück der Anschluss zur Zu- und/oder Abführung des ersten Wärmeträgermedium vorgesehen ist. Auf diese Weise entsteht bei entsprechender Ausbildung des Rohrwendeladapterstücks, worauf weiter unten noch genauer eingegangen wird, eine durchgehende, insbesondere bezüglich des Durchströmspalts unterbrechungsfreie Rohrwendel, bei der ein aufwändiges Anschweißen der Anschlussstutzen im Sinne der DE 200 09 560 Ul entfallen kann.In other words, according to the invention, it is provided to connect at least two coiled tube sections to one another via a coiled tube adapter piece, wherein the connection to the supply and / or discharge of the first heat carrier medium is provided on the tube coiled adapter piece. In this way, with a corresponding design of the coiled tubing adapter piece, which will be discussed in more detail below, a continuous, in particular with respect to the Durchströmspalts uninterrupted coiled tubing, in which a complex welding of the connecting piece in the sense of DE 200 09 560 Ul can be omitted.
Andere vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.Other advantageous developments emerge from the dependent claims.
Nur der Vollständigkeit halber wird noch auf die DE 694 02 051 T4 hingewiesen.Only for the sake of completeness, reference is made to DE 694 02 051 T4.
Der erfindungsgemäße Wärmetauscher einschließlich seiner vorteilhaften Weiterbildungen gemäß der abhängigen Patentansprüche wird nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung verschiedener Ausführungsbeispiele näher erläutert.The heat exchanger according to the invention including its advantageous developments according to the dependent claims will be explained in more detail with reference to the drawing of various embodiments.
Es zweigtIt branches
Figur 1 perspektivisch den erfindungsgemäßen, in diesem Fall aus drei Rohrwendelteilstücken bestehenden Wärmetauscher;FIG. 1 shows in perspective the heat exchanger according to the invention, in this case three tube spiral sections;
Figur 2 perspektivisch und teilweise geschnitten eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rohrwendeladapterstücks; Figur 3 perspektivisch und geschnitten eine andere Ausfüh- rungsform des Rohrwendeladapterstücks;Figure 2 in perspective and partially cut an embodiment of the tube coil adapter piece according to the invention; FIG. 3 shows in perspective and in section another embodiment of the tube helix adapter piece;
Figur 4 perspektivisch der erfindungsgemäße Wärmetauscher mit einem als Zylindermantel ausgebildeten Gehäuse;FIG. 4 shows in perspective the heat exchanger according to the invention with a housing designed as a cylinder jacket;
Figur 5 perspektivisch einen Heizkessel mit einem aus einer Vielzahl von Rohrwendelteilstücken gebildeten Wärmetauscher; undFIG. 5 shows a perspective view of a heating boiler with a heat exchanger formed from a multiplicity of tubular coil sections; and
Figur 6 perspektivisch der erfindungsgemäße Wärmetauscher mit einem drei bzw. vier Rohrwendelteilstück erfassenden Entlüftungselement.Figure 6 in perspective of the heat exchanger according to the invention with a three or four tube coil section detecting venting element.
Die Wärmetauscher in den Figuren 1 bis 6 bestehen zunächst in an sich bekannter Weise aus einer schraubenlinienförmig gewickelt ausgebildeten Rohrwendel 1, die in Axialrichtung gesehen mehrere Anschlüsse 2 zur Zu- und Abführung eines ersten Wärmeträgermediums (hier Wasser) und zum Wärmeaustausch einen Durchströmspalt 3 für ein zweites Wärmeträgermedium (hier Abgas eines Brenners) aufweist.The heat exchangers in Figures 1 to 6 are first in a conventional manner from a helically wound coiled tube 1, seen in the axial direction a plurality of connections 2 for supply and discharge of a first heat transfer medium (here water) and heat exchange a Durchströmspalt 3 for a second heat transfer medium (here exhaust gas of a burner).
Für solche Wärmetauscher ist erfindungsgemäß nun wesentlich, dass die Rohrwendel 1 aus mindestens zwei separaten Rohrwendelteilstücken 4, 5 gebildet und zwischen zwei Rohrwendelteilstücken 4, 5 jeweils ein einen Anschluss 2 für das erste Wärmeträgermedium bildendes Rohrwendeladapterstück 6 angeordnet ist .For such heat exchanger according to the invention is now essential that the coiled tubing 1 from at least two separate coiled tubing sections 4, 5 formed and between two coiled tubing sections 4, 5 each a connection 2 for the first heat transfer medium forming coiled tubing adapter piece 6 is arranged.
Wie aus den Figuren 1 bis 6 ersichtlich, entspricht der Durchströmspalt im Bereich des Rohrwendeladapterstücks 6 im Prinzip geometrisch dem übrigen Durchströmspalt 3 der Rohrwendelteilstücke 4, 5. Dies hat den Vorteil, dass die Durchströmverhältnisse des Durchströmspaltes 3 auch im Bereich der Rohrwendeladapterstücke 6 nicht nachteilig beeinflusst werden.As can be seen from FIGS. 1 to 6, the flow-through gap in the region of the tube helix adapter piece 6 corresponds in principle geometrically to the remaining flow gap 3 of the tube helix sections 4, 5. This has the advantage that the flow-through conditions of the flow gap 3 are not adversely affected even in the region of the helical tube adapter pieces 6 become.
In diesem Zusammenhang ist zwischen dem Rohrwendelteilstück 4, 5 und dem Rohrwendeladapterstück 6 ein formangepaßt ausgebil- deter Verbindungsbereich 7 vorgesehen, wobei dieser besonders bevorzugt als Steckverbindung ausgebildet ist, und zwar zum Beispiel, wie in Figur 3 dargestellt, dadurch, dass das Rohrwendeladapterstück 6 in das Rohrwendelteilstück 4, 5 einsteckbar ausgebildet ist.In this connection, between the coiled tube section 4, 5 and the coiled tubing adapter piece 6, a shape-adapted deterministic connection region 7 is provided, which is particularly preferably designed as a plug connection, namely, for example, as shown in Figure 3, characterized in that the coiled tubing adapter piece 6 in the coiled tubing section 4, 5 is formed plugged.
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass das Rohrwendeladapterstück 6 als gegossenenes Bauteil, vorzugsweise im Feinguss hergestellt, ausgebildet ist.Furthermore, it is preferably provided that the tube spiral adapter piece 6 is formed as a cast component, preferably produced by precision casting.
Außerdem ist das Rohrwendeladapterstück 6, wie aus Figur 2 und 3 ersichtlich, bevorzugt aus zwei schalenförmigen Teilstücken 8, 9 gebildet ist, wobei eine Teilungsebene vorzugsweise den Anschluss 2 als auch die Verbindungsbereiche 7 schneidet.In addition, as can be seen in FIGS. 2 and 3, the coiled tubing adapter piece 6 is preferably formed from two shell-shaped sections 8, 9, wherein a dividing plane preferably intersects the connection 2 as well as the connection regions 7.
Zwecks gezielter Strömungsführung ist weiterhin im Innern des Rohrwendeladapterstücks 6 ein Strömungsteiler 10 für das erste Wärmeträgermedium angeordnet. Sofern dabei der Anschluss 2 als Zufuhranschluss ausgebildet ist, dient der Strömungsteiler 10 der zuströmseitigen Strömungsaufteilung. Ist der Anschluss 2 als Abfuhranschluss ausgebildet, dient der Strömungsteiler 10 als Leitelement für das beidseitig zum Anschluss 2 zuströmende Wärmeträgermedium.For purposeful flow guidance, a flow divider 10 for the first heat transfer medium is furthermore arranged in the interior of the coiled tubing adapter piece 6. If the connection 2 is designed as a feed connection, the flow divider 10 serves for the inflow-side flow distribution. If the connection 2 is designed as a discharge connection, the flow divider 10 serves as a guide element for the heat transfer medium flowing in towards the connection 2 on both sides.
Wiederum insbesondere mit Verweis auf Figur 2 und 3 ist vorgesehen, dass das Rohrwendeladapterstück 6 T-förmig ausgebildet ist, wobei der Anschluss 2 zentral und die beiden Rohrwendelteilstücke 4, 5 beidseitig, sich gegenüberliegend angeordnet sind.Again, in particular with reference to Figures 2 and 3, it is provided that the tube helical adapter piece 6 is T-shaped, wherein the terminal 2 centrally and the two tube coil sections 4, 5 on both sides, are arranged opposite each other.
Mit Verweis auf die Ausführungsform gemäß Figur 2 ist vorgesehen, dass das Rohrwendelteilstück 4, 5 und das Rohrwendeladapterstück 6 stoffschlüssig, vorzugsweise durch Schweißen, miteinander verbunden sind. Alternativ, jetzt mit Verweis auf Figur 3 ist vorgesehen, dass das Rohrwendelteilstück 4, 5 und das Rohrwendeladapterstück 6 kraftschlüssig, vorzugsweise durch Pressen, und abgedichtet miteinander verbunden sind.With reference to the embodiment according to Figure 2 it is provided that the coiled tubing section 4, 5 and the coiled tubing adapter piece 6 are cohesively, preferably by welding, connected to each other. Alternatively, now with reference to Figure 3 is provided that the coiled tubing section 4, 5 and the coiled tubing adapter piece 6 non-positively, preferably by pressing, and are sealed together.
Wie aus den Figuren 1, 4, 5 und 6 ersichtlich, ist insbesondere vorgesehen, dass die Rohrwendel 1 aus einer Vielzahl von Rohrwendelteilstücken 4, 5 und Rohrwendeladapterstücken 6 mit Anschlüssen 2 gebildet ist, die wahlweise zur Zu- und/oder Abführung des ersten Wärmeträgermediums ausgebildet sind. Dabei, und natürlich auch wenn nur zwei Rohrwendelteilstücke vorgesehen sind, ergibt sich an beiden Seiten des Wärmetauschers jeweils ein offenes Rohrwendelende, das mit einem speziell ausgebildeten Rohrwendeladapterstück versehen ist, nämlich einem solchen, das einseitig verschlossen ausgebildet ist.As can be seen from FIGS. 1, 4, 5 and 6, provision is made in particular for the coiled tubing 1 to be formed from a plurality of coiled tubing sections 4, 5 and coiled tubing adapter pieces 6 with connections 2 which are optional for supplying and / or discharging the first heat transfer medium are formed. In this case, and of course even if only two coiled tube sections are provided, an open coiled tubing end results on both sides of the heat exchanger, which is provided with a specially designed coiled tubing adapter piece, namely one which is designed to be closed on one side.
Wie aus allen Darstellungen ersichtlich, weist die Rohrwendel 1, abgesehen von etwas abgerundeten Ecken, vorzugsweise einen flach-rechteckigen Durchströmquerschnitt auf, wobei sich die größeren Flankenflächen in der Wendel gegenüber stehen, was dazu führt, dass der insgesamt sich schraubenlinienförmig durch die ganze Wendel erstreckende Durchströmspalt 3 in radialer Durchströmrichtung gesehen, als enger, ebenflächig begrenzter Spalt vorliegt. Im übrigen sind die Rohrwendelteilstücke 4, 5 aus einem umgeformten, entsprechend breit bemessenen Metallblechstreifen, vorzugsweise aus Edelstahl, gebildet, dessen Ränder nach Formgebung miteinander längsverschweißt werden. Der Durchströmspalt 3 ist in diesem Sinne vorzugsweise als ebener Kanal ausgebildet.As can be seen from all representations, the coiled tubing 1, apart from slightly rounded corners, preferably a flat-rectangular flow cross-section, with the larger flank surfaces are opposite in the helix, resulting in that the whole extending helically through the entire helix Durchströmspalt 3 seen in the radial flow direction, as a narrow, planar limited gap exists. Moreover, the coiled tubing sections 4, 5 are formed from a formed, correspondingly broadly dimensioned sheet metal strips, preferably made of stainless steel, whose edges are longitudinally welded together after shaping. The Durchströmspalt 3 is preferably formed in this sense as a flat channel.
Insbesondere bei Verwendung mehrerer Rohrwendelteilstücke ist vorgesehen, dass mehrere Anschlüsse 2 zur Zufuhr des ersten Wärmeträgermediums zur Rohrwendel 1 und mehrere Anschlüsse 2 zur Abfuhr des ersten Wärmeträgermediums von der Rohrwendel 1 in Axialrichtung der Rohrwendel 1 im wesentlichen hintereinander angeordnet sind. Weiterhin sind mehrere Anschlüsse 2 zur Zufuhr des ersten Wärmeträgermediums zur Rohrwendel 1 und mehrere Anschlüsse 2 zur Abfuhr des ersten Wärmeträgermediums von der Rohrwendel 1 in Umfangsrichtung der Rohrwendel 1 versetzt zueinander angeordnet (siehe wiederum Figur 1, 4, 5 und 6) .In particular, when using a plurality of coiled tubing sections, it is provided that a plurality of connections 2 for supplying the first heat transfer medium to the coiled tubing 1 and a plurality of connections 2 for discharging the first heat transfer medium from the coiled tubing 1 in the axial direction of the coiled tubing 1 are arranged substantially one behind the other. Furthermore, several connections 2 to Supply of the first heat transfer medium to the coiled tubing 1 and a plurality of connections 2 for the removal of the first heat transfer medium from the coiled tubing 1 in the circumferential direction of the coiled tubing 1 offset from each other (see again Figure 1, 4, 5 and 6).
Besonders bevorzugt ist bei dieser Art der Anordnung vorgesehen, dass den Anschlüssen 2 zur Abfuhr des ersten Wärmeträgermediums und den Anschlüssen 2 zur Zufuhr des ersten Wärmeträgermediums jeweils ein vorzugsweise als Vorlauf- bzw. Rücklaufverteiler ausgebildeter Sammler 11 zugeordnet ist. Auf diese Weise lässt sich auf einfache Weise ein großer Wärmetauscher für einen großen Heizkessel erstellen.Particularly preferred in this type of arrangement is provided that the terminals 2 for discharging the first heat transfer medium and the terminals 2 for supplying the first heat transfer medium is assigned to a preferably designed as a flow or return manifold collector 11. This makes it easy to create a large heat exchanger for a large boiler.
Wie insbesondere aus Figur 4 und 5 ersichtlich, umschließt die Rohrwendel 1 eine Brennkammer 12 und ist in einem Gehäuse 13 angeordnet, wobei zwischen dem Gehäuse 13 und der Rohrwendel 1 eine vorzugsweise ringspaltförmige Abgassammeikammer 14 ausgebildet ist. Das Gehäuse 13 umfasst dabei einen Zylindermantel 15 mit deckeiförmigen, vorzugsweise aus Aluminiumdruckguss gebildeten Verschlusselementen 16, wobei besonders bevorzugt der Zylindermantel 15 für Verbindungsrohre 17 zwischen den Anschlüssen 2 und den Sammlern 11 abgedichtet ausgebildete Durchgangsöffnungen 18 aufweist.As can be seen in particular from FIGS. 4 and 5, the coiled tube 1 encloses a combustion chamber 12 and is arranged in a housing 13, wherein a preferably annular gap-shaped exhaust gas collecting chamber 14 is formed between the housing 13 and the coiled tube 1. In this case, the housing 13 comprises a cylinder jacket 15 with cover-shaped closure elements 16, preferably formed of die-cast aluminum, wherein the cylinder jacket 15 particularly preferably has through openings 18 formed in a sealed manner for connecting pipes 17 between the terminals 2 and the collectors 11.
Wie sich aus Figur 6 ergibt, ist schließlich vorgesehen, dass das Rohrwendelteilstück 4, 5 pro Wendelgang ein Entlüftungselement 19, vorzugsweise in Form einer mehrere Entlüftungselemente 19 zusammenfassenden Entlüftungsleitung, aufweist, die dazu dient, sich mit der Zeit im Wärmetauscher ansammelnde Luft abführen zu können. Dabei ist die Rohrwendel 1 bezüglich ihrer Wendelhauptachse horizontal und das Entlüftungselement 19 an einer vertikal höchstgelegenen Stelle pro Wendelgang angeordnet, da Luft leichter als Wasser ist und sich somit immer oben im Wärmetauscher sammelt. (20 692 )As is apparent from Figure 6, it is finally provided that the coiled tubing section 4, 5 per helical gear a venting element 19, preferably in the form of a plurality of vent elements 19 summarizing vent line, which serves to be able to dissipate over time in the heat exchanger accumulating air , In this case, the coiled tubing 1 is horizontal with respect to its helical main axis and the venting element 19 is arranged at a vertically highest point per helical turn, since air is lighter than water and thus always collects above in the heat exchanger. (20 692)
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Rohrwendel1 coiled tubing
2 Anschluss2 connection
3 Durchströmspalt3 flow-through gap
4 Rohrwendelteilstück4 coiled tubing section
5 Rohrwendelteilstück5 coiled tubing section
6 Rohrwendeladapterstück6 coiled tubing adapter piece
7 Verbindungsbereich7 connection area
8 Schalenförmiges Teil8 cup-shaped part
9 Schalenförmiges Teil9 Cup-shaped part
10 Strömungsteiler10 flow dividers
11 Sammler11 collectors
12 Brennkammer12 combustion chamber
13 Gehäuse13 housing
14 Abgassammeikammer14 exhaust gas collecting chamber
15 Zylindermantel15 cylinder jacket
16 Verschlusselement16 closure element
17 Verbindungsröhre17 connecting tube
18 Durchgangsöffnung18 passage opening
19 Entlüftungselement 19 venting element

Claims

( 20 692 )Patentansprüche (20 692) claims
1. Wärmetauscher, bestehend aus einer schraubenlinienförmig gewickelt ausgebildeten Rohrwendel (1) , die in Axialrichtung gesehen mehrere Anschlüsse (2) zur Zu- und Abführung eines ersten Wärmeträgermediums und zum Wärmeaustausch einen Durchströmspalt (3) für ein zweites Wärmeträgermedium aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrwendel (1) aus mindestens zwei separaten Rohrwendelteilstücken (4, 5) gebildet und zwischen zwei Rohrwendelteilstücken (4, 5) jeweils ein einen Anschluss (2) für das erste Wärmeträgermedium bildendes Rohrwendeladapterstück (6) angeordnet ist.1. Heat exchanger, consisting of a helically wound coiled tubing (1), seen in the axial direction a plurality of connections (2) for supply and discharge of a first heat transfer medium and for heat exchange a Durchströmspalt (3) for a second heat transfer medium, characterized in that the tube coil (1) is formed from at least two separate tubular coil sections (4, 5) and a tube coil adapter piece (6) forming a connection (2) for the first heat carrier medium is arranged between each two coil coil sections (4, 5).
2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchströmspalt im Bereich des Rohrwendeladapterstücks (6) dem übrigen Durchströmspalt (3) der Rohrwendelteilstücke (4, 5) geometrisch entspricht.2. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the Durchströmspalt in the region of the tube helical adapter piece (6) the remaining Durchströmspalt (3) of the coiled tube sections (4, 5) corresponds geometrically.
3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Rohrwendelteilstück (4, 5) und dem Rohrwendeladapterstück (6) ein formangepaßt ausgebildeter Verbindungsbereich (7) vorgesehen ist.3. Heat exchanger according to claim 1 or 2, characterized in that between the coiled tubing section (4, 5) and the coiled tubing adapter piece (6) is provided a shape adapted formed connecting portion (7).
4. Wärmetauscher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsbereich (7) zwischen dem Rohrwendelteilstück (4, 5) und dem Rohrwendeladapterstück (6) als Steckverbindung ausgebildet ist. 4. Heat exchanger according to claim 3, characterized in that the connecting region (7) between the coiled tubing section (4, 5) and the coiled tubing adapter piece (6) is designed as a plug connection.
5. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohrwendeladapterstück (6) in das Rohrwendelteilstück (4, 5) einsteckbar ausgebildet ist.5. Heat exchanger according to one of claims 1 to 4, characterized in that the coiled tubing adapter piece (6) in the coiled tubing section (4, 5) is designed plugged.
6. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohrwendeladapterstück (6) als gegossenenes Bauteil, vorzugsweise im Feinguss hergestellt, ausgebildet ist.6. Heat exchanger according to one of claims 1 to 5, characterized in that the coiled tubing adapter piece (6) is formed as a cast component, preferably produced by precision casting.
7. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohrwendeladapterstück (6) aus zwei schalenförmigen Teilstücken (8, 9) gebildet ist, wobei eine Teilungsebene vorzugsweise den Anschluss (2) als auch die Verbindungsbereiche (7) schneidet.7. Heat exchanger according to one of claims 1 to 6, characterized in that the coiled tubing adapter piece (6) consists of two shell-shaped sections (8, 9) is formed, wherein a dividing plane preferably the terminal (2) and the connecting portions (7) intersects.
8. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Innern des Rohrwendeladapterstücks (6) ein Strömungsteiler (10) für das erste Wärmeträgermedium angeordnet ist.8. Heat exchanger according to one of claims 1 to 7, characterized in that a flow divider (10) for the first heat transfer medium is arranged in the interior of the tube spiral adapter piece (6).
9. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohrwendeladapterstück (6) T-förmig ausgebildet ist, wobei der Anschluss (2) zentral und die beiden Rohrwendelteilstücke (4, 5) beidseitig, sich gegenüberliegend angeordnet sind.9. Heat exchanger according to one of claims 1 to 8, characterized in that the coiled tubing adapter piece (6) is T-shaped, wherein the connection (2) centrally and the two coiled tubing sections (4, 5) on both sides, are arranged opposite one another.
10. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohrwendelteilstück (4, 5) und das Rohrwendeladap¬ terstück (6) stoffschlüssig, vorzugsweise durch Schweißen, miteinander verbunden sind.10. Heat exchanger according to one of claims 1 to 9, characterized that the pipe coil part (4, 5) and the Rohrwendeladap ¬ terstück (6) materially integral manner, preferably by welding, to each other.
11. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohrwendelteilstück (4, 5) und das Rohrwendeladapterstück (6) kraftschlüssig, vorzugsweise durch Pressen, und abgedichtet miteinander verbunden sind.11. Heat exchanger according to one of claims 1 to 9, characterized in that the coiled tubing section (4, 5) and the coiled tubing adapter piece (6) are non-positively connected, preferably by pressing, and sealed together.
12. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrwendel (1) aus einer Vielzahl von Rohrwendelteilstücken (4, 5) und Rohrwendeladapterstücken (6) mit Anschlüssen (2) gebildet ist, die wahlweise zur Zu- und/oder Abführung des ersten Wärmeträgermediums ausgebildet sind.12. Heat exchanger according to one of claims 1 to 11, characterized in that the coiled tubing (1) of a plurality of coiled tubing sections (4, 5) and coiled tubing adapter pieces (6) with terminals (2) is formed, which is optional to Zu and / or discharge of the first heat transfer medium are formed.
13. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrwendel (1) einen rechteckigen Durchströmquerschnitt aufweist, wobei der Durchströmspalt (3) vorzugsweise als ebener Kanal ausgebildet ist.13. Heat exchanger according to one of claims 1 to 12, characterized in that the coiled tubing (1) has a rectangular flow area, wherein the Durchströmspalt (3) is preferably formed as a flat channel.
14. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrwendelteilstücke (4, 5) aus einem umgeformten und geschweißten Metallblech, vorzugsweise Edelstahl, gebildet sind.14. Heat exchanger according to one of claims 1 to 13, characterized in that the coiled tubing sections (4, 5) of a formed and welded metal sheet, preferably stainless steel, are formed.
15. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Anschlüsse (2) zur Zufuhr des ersten Wärmeträgermediums zur Rohrwendel (1) und mehrere Anschlüsse (2) zur Abfuhr des ersten Wärmeträgermediums von der Rohrwendel (1) in Axialrichtung der Rohrwendel (1) hintereinander angeordnet sind.15. Heat exchanger according to one of claims 1 to 14, characterized in that a plurality of connections (2) for supplying the first heat transfer medium to the tube coil (1) and a plurality of connections (2) for discharging the first heat transfer medium from the coiled tubing (1) are arranged one behind the other in the axial direction of the coiled tube (1).
16. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Anschlüsse (2) zur Zufuhr des ersten Wärmeträgermediums zur Rohrwendel (1) und mehrere Anschlüsse (2) zur Abfuhr des ersten Wärmeträgermediums von der Rohrwendel (1) in Umfangsrichtung der Rohrwendel (1) versetzt zueinander angeordnet sind.16. Heat exchanger according to one of claims 1 to 15, characterized in that a plurality of connections (2) for supplying the first heat transfer medium to the coiled tubing (1) and a plurality of terminals (2) for discharging the first heat transfer medium from the coiled tubing (1) in the circumferential direction of Pipe helix (1) offset from one another.
17. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass den Anschlüssen (2) zur Abfuhr des ersten Wärmeträgermediums und den Anschlüssen (2) zur Zufuhr des ersten Wärmeträgermediums jeweils ein vorzugsweise als Vorlauf- bzw. Rücklaufverteiler ausgebildeter Sammler (11) zugeordnet ist.17. Heat exchanger according to one of claims 1 to 16, characterized in that the terminals (2) for discharging the first heat transfer medium and the connections (2) for supplying the first heat transfer medium in each case preferably designed as a supply or return manifold collector (11) assigned.
18. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrwendel (1) eine Brennkammer (12) umschließt und in einem Gehäuse (13) angeordnet ist, wobei zwischen dem Gehäuse (13) und der Rohrwendel (1) eine vorzugsweise ringspaltförmige Abgassammeikammer (14) ausgebildet ist.18. Heat exchanger according to one of claims 1 to 17, characterized in that the coiled tubing (1) encloses a combustion chamber (12) and in a housing (13) is arranged, wherein between the housing (13) and the coiled tubing (1) a preferably annular gap-shaped Abgassammeikammer (14) is formed.
19. Wärmetauscher nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (13) einen Zylindermantel (15) mit deckeiförmigen, vorzugsweise aus Aluminiumdruckguss gebildeten Verschlusselementen (16) umfasst.19. A heat exchanger according to claim 18, characterized in that the housing (13) comprises a cylinder jacket (15) with ceiling-shaped, preferably formed of die-cast aluminum closure elements (16).
20. Wärmetauscher nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylindermantel (15) für Verbindungsrohre (17) zwischen den Anschlüssen (2) und den Sammlern (11) abgedichtet ausgebildete Durchgangsöffnungen (18) aufweist.20. Heat exchanger according to claim 18 or 19, characterized in that the cylinder jacket (15) for connection tubes (17) has through openings (18) formed in a sealed manner between the connections (2) and the collectors (11).
21. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohrwendelteilstück (4, 5) pro Wendelgang ein Ent¬ lüftungselement (19), vorzugsweise in Form einer Entlüf¬ tungsleitung, aufweist.21. Heat exchanger according to one of claims 1 to 20, characterized in that the coiled tubing section (4, 5) per Wendelgang a Ent ¬ ventilation element (19), preferably in the form of a breather ¬ tion line comprises.
22. Wärmetauscher nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrwendel (1) bezüglich ihrer Wendelhauptachse horizontal und das Entlüftungselement (19) an einer vertikal höchstgelegenen Stelle pro Wendelgang angeordnet ist. 22. Heat exchanger according to claim 21, characterized in that the coiled tubing (1) is arranged horizontally with respect to its helical main axis and the venting element (19) at a vertically highest point per helical turn.
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