DE894998C - Waermeaustauscher mit spiralfoermig verlaufenden Kanaelen - Google Patents

Description

DiieErfindungbezieht sich auf Wärmeaustauscher, deren Kanäle spiralförmig verlaufen. Die Kariäle werden gewöhnlich durch Blechstücke gebildet, die parallel umeinandergewickelt werden. Damit die Bleche in richtigem Abstand voneinander liegen, sind schon Abstandhalter angewendet worden, z. B. kleine vollzylindrische Körper.

Es- ist bei derartigen Wärmeaustauschern von großer Bedeutung, die Kanalwandungen leicht zugänglich zu machen, damit von Zeit zu Zeit eine Reinigung vorgenommen werden kann. Bisher war es üblich, die Abstandhalter in geraden Reihen genau entsprechend der Umfangsrichtung dies Wärmeaustauschers anzuordnen. Zwischen' die einzelnen Reihen kann in Achsrichtung des- Wärmeaustauschers ein Reinigungsrwerkzeug, ζ. Β. ein schmales Flacheisen, eingeführt werden. Von diesem Werkzeug können jedoch die hinter den einzelnen Abstandsstücken befindlichem Steilem, d. h. also die Flächen zwischen den Abstandsstücken jeder Reihe, nicht erfaßt werden, so· daß erhebliche Teile der Kanalwandungen nicht gesäubert wenden können. Auch durch seitliches Schwenken des· Reinigungswerkzeuges i'st dieser Nachteil nur wenig zu beheben.

Bei dem Wärmeaustauscher nach der Erfindung sind die Abstandsstücke regelmäßig in einander sich kreuzenden Reihen angeordnet, welche schräg zur Umfangsrichtung des Wärmeaustauschers unter einem spitzen Winkel von 30 bis 6o° verlaufen,

wobei die Abstandsstucke i'n Achsrichtung des Wärmeaustauschers höchstens 180 mm und in Umfangsrichtung höchstens 90 mm voneinander entfernt sind.

Infolge der Schrägreihen kann ein Reinigungswerkzeug von zwei Seiten schräg zwischen die Abstandsstücke eingeführt werden, so d'aß praktisch alle Stellen der Kanal wandungen von der Reinigung erfaßt werden können. Das Reiniigung-swerkzeug besteht zweckmäßig aus einem starren Reinigungskörper mit einem biegsamen Stangengriff. Der s-tarre Körper führt sich von selbst zwischen den Abstandsstücken, die aus diesem Grund nicht zu weit voneinander entfernt sein sollen. Entsprechend dieser Forderung und unter Berücksichtigung der Tatsache, daß däs> Werkzeug zur Reinigung genügend klein gehalten werden muß, wurden die erwähnten Entfernungen für die Abstandhalter .gefunden. Dabei ist davon auszugehen, daß das- Reinigungsiwerkzeug, bis in dlie kleinste Spiral windung hineingehen muß. Die praktische Ausführung derartiger Wärmeaustauscher verlangt eine Kanalweite von höchstens 20mm und einen DuTchmessar der Innenwandung von etwa 400 mm. Da nun aus Gründen der guten Führung des Reinigung« Werkzeuges die Entfernung 'der Abstand⁵-halter die Hälfte der Höchstlänge des· Reinigungswerkzeuges nicht überschreiten darf, errechnen sich bestimmte Höchstwerte für dia Entfernung der Abstandhalter. Die angegebene Entfernung der Abstands'Stücke von höchstens- ißoi mm bzw. 90¹ mm hat im übrigen noch dien Vorteil, daß beim Aufwickeln der Bleche eine regelmäßige Form erhalten wird, ohne daß Ausbeulungen auftreten, wie dies früher oft der Fall war.
In 'der Zeichnung zeigt

Fig. ι in kleinem Maßstaib einen Axiialschni'tt durch einen Spiralblechwärmeaustauscher gemäß der Erfindung,

Fig. 2 in etwas größerem Maßstaib eine Seitenansicht eines Teiles einer mangelhaften Spkalblechkonstruktion von ähnlicher Bauart gemäß einer älteren Ausführung,.

Fig. 3 eine Obenansicht einer Kanalwandung mit Abstanidhialtern gemäß der Erfindung,

Fig. 4 und· S eine Seitenansicht oder einen Längsschnitt bzw. eine Obenansicht einigieir verschiedener Ausführungsformen von Albs tandhaltern der Sonderbauart für Schmelzschwei-ßung.

Wie in Fig. 1 gezeigt, kann der Wärmeaustauscher aus zwei zweckmäßig spiralförmig und der Hauptsache nach parallel umeinandergewii ekel ten Wandblechen i^a und i^b bestehen, wobei diese Wandbleche mittels kleiner steifer Abstandhalter 2 in einer bestimmten Entfernung gehalten werdlen. Die Abstandhalter 2 sind einfache, beispielsweise massive und zylindrische Körper, die wenigstens an einer der Blechwandüngen festgeschwieißt sind' und ziemlich gleichmäßig über die Wandflächen verteilt sind. Durch· die Wandbleche wenden Spiralkanäle 3° und 3? für die durchströmenden Mittel gebildet. Ein Mittel gelangt in den Kanal^⁰ durch den Einlaß 4 und wird durch dlem Auslaß 5 abgelassen, während das andere Mittel in den Kanal 3* durch den Einlaß 6 hineinkommt und¹ durch den Ablaß 7 heraus^- s-trömt. Die Stirnenden 'der Kanäle sind durch abnehmbare Deckel 8 verschlossen. Im mittleren Teil des·· Ausitausehers sind Stützglieder 9 vorhanden.

Fig. 2 zeigt die in der Einleitung angedeuteten Unvollkommenheiten· bekannter Bauarten, wobei die Abstandhalter 2 verhläiltnismäßig spärlich vorgesehen und an den Blechwandumgen durch gewöhnliche Schweißung mittels Zusatematerials befestigt sind, wodurch eine klumpenförmige äußerliche Schmelzfugie' 21 an einer Stelle der Abstandhalter gebildet wind. Bei einer solchen¹-Ausführung wenden die Abstandhalter einem kräftigen Seitendruck ausgesetzt (siehe- den kleinen Pfeil) und hierdurch leicht auf einer Kante schräg im Verhältnis zur Blechfläche verstellt, wie dies bei 2* gezeigt ist, so daß ihre freien Enden deswegen verschieden hoch über die Blechfkäiche reichen und .sogar weiter als die eingelegten Ranldldrähte, weil die Dicke der letzteren selbstverständlich der Höhe der Abstandhalter möglichst nahe entsprechen muß. Dieser Umstand führt beim Aufwickeln der Blechstücke dazu, daß die Blechlwandungien ganz unregelmäßige Ausbauchiungien erhalten, und zwar an denjenigen Stellen, wo die Abstandhalter zu hoch aufragen, wobei an· solchem Stellen offenbar kein vollständiges Anliegen zwischen den Abstandshaltern und der benachbarten Blechwandunig erreicht wird, während an noch anderen Stellen, wo eine Ausbauchung des Wandbleches über einem .richtig aufgesetzten Abstandhalter vorliegt, sogar überhaupt keine Berührung zustande kommt, wie dies bei 2^XX dargestellt ist. Hieraus folgt, daß die Lichte Kanalweite an verschiedenen Stellen sehr verschieden wind, und außerdem wird die ganze Konstruktion viel zu nachgiebig und federnd. Es hat sich herausgestellt, daß alle diese Übelstände zusammengenommen bei den· bisherigen Konstruktionen oft in unzulässigem Maße die benechnete Leistung und Widerstandsfähigkeit der Vorrichtung herabsetzen.

Erfindungsgemäß dagegen wird die Anzahl der Abstandhalter und die gegenseitige Entfernung derselben ohne Rücksicht auf die Festiigkeitsanfonderungen derart bestimmt, daß beim Aufwickeln der Wandbleche dia erfondfcrliehe Bremswirkung oder die Biegungskraft unmittelbar auf die Abstandhalter übergeführt werdenikann und somit überall ein befriedigiendes Anliegen zwischen diesen und den Kanalwandungen· erzielt wind. Dabei erhalten auch die Kanalwandutigen die erwünschte gleichmäßige Form, wenn nur die Entfernung zwischen benachbarten Abstandhalten! sowie der kürzeste Weg von den äußersten Abstandsgiiedern bis an den benachbarten Blechrand an keiner Stelle eine Strecke oder Teilung d überschreitet, die in Richtung d₁ (Fig. 3) der Wickelachse höchstens 180 mm betragen darf, aber in Umfangsarichitung d₂ (Fig. 3) der Windungen höchstens 90. mm oder in jeder beliebigen anderen Richtung wie d (Fig. 3) einiar Strecke entspricht, deren Projektionen in den beiden obenerwähnten Richtungen den für diese angegebenen Höchstmaßen gleich sind oder diese gegebenenfalls unterschreitet.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich, werden die Abstandhalter dabei zweckmäßig in gleichförmig· angeordneten Reihen verteilt, und' links auf der Figur wird die bisher übliche Reihenanordnung mit wenigen Abstandhalten! dargestellt. Hierbei wind zwecks Reinigung beispielsweise ein ziemlich schmale® Flacheisen hauptsächlich in Achsrichtung über die freien Wandflächen zwischen den Abstandshaltern vorwärts und zurück von einem Stiimenldle¹ gerade nach dem anderen, hin eingeführt und dabei das Werkzeug gleichzeitig etwas seitwärts gedreht, so daß auch die Zwischenpartien ο (zwischen den gestrichelten Linien) erfaßt werden. Die zahlreichen Abstandhalter nach der Erfindung können auch in dieser Weise in geraden Reihen angeordnet werden, jedoch ist dann das beschriebene Reinigungsverfahren wenig geeignet, da eine seitliche Umdrehung des Reinigungswerkzeuges kaum möglich ist und deshalb der größte Teil der Zwischenpartie unzugänglich werden würde. Dies kann jedoch erfindungsgemäiß da/durch vermieden werden, daß die Abstandhalter in der Weise angeordnet werden, die rechts auf Fig. 3 dargestellt ist, nämlich in mindestens zwei einander kreuzenden Reihenserien, die je einen geeigneten Spitzwinkel mit der Achse der Blechwindungen bilden. Somit wind ermöglicht, daß ein zweckdienliches Reinigungswerkzeug über die hier mit RR bezeichneten freien Flächenpartien zwischen den Abstandhaltern in verschiedenen Richtungen derart eingeführt werden kann, daß praktisch genommen die ganzen Wandflächen erfaßt wenden, insofern, als dabei die unzugänglichen Zwischenpartien 00 weitmöglichst vermindert werden. Ferner erfolgt die richtige Führung des Werkzeuges durch Steuerung mittels der Abstandhalter seifest, was die Reimigungs&rbeit sehr erleichtert. Zu diesem Zweck soll der erwähnte Spitzwinkel V einen Wert zwischen 30 unid 6o° haben. Ein für dieses Verfahren anwendbares Reinigungswerkzeug kann beispielsweise aus einem kleinen steifen Reinigungskörper 5* bestehen, dessen größte Abmessungen durch die eben angegebenen Maße und die Kanalabmessungen bestimmt werden und der mittels eines langen biegsamen Stangengriffs 5*5" in die Kanäle geschoben wind., wobei die Teilung d_s zweckmäßig gleich der Hälfte der Länge des: Reinigungs körpers JT gemacht wird.

Es ist überhaupt bei; dieser Art von Wärmeaustauschern von. großer Bedeutung, daß die Kanalwandungen möglichst leicht zugänglich gemacht werden, und sowohl mit Rücksicht darauf als auch aus wirtschaftlichen Gründen und' um sicherzustellen, daß die Abstandhalter genau in der richtigen Stellung befestigt werden, werden sie erfindungsgemäß vorzugsweise ohne Anwendung von Zusatzmaterial festgeschmolzen, beispielsweise mittels elektrischer Schweißung nach der Widerstandsmethode, wobei sie eine Sonderführung bekommen, wie in Fig. 4 und 5 gezeigt.
Eine einfache Ausfüibrungsform besteht aus einem massiven und zweckmäßig zylindrischen Körper 2^a, dessen eines Ende ursprünglich einen older mehrere axial gerichtete' Endzapfen 212 od. dgl. aufweist, die dann mit einem Wandblech zusammengeschmolzen werden. Die Abstandhalter können ferner aus einem hohlen Körper 2* bestehen, der an, einem Ende mit einem oder mehreren seitwärts¹ gerichteiteni Flanschen 23^s od. dgl. versehen ist, welche an einer der KanalwanduTigen anliegen und deren Endflächen ursprünglich kleine zapfenartige Vorsprünge 22 aufweisen können, die mit dem Wandblech zusammengeschmolziein werden.

Es wird auch ein abgeänderter Hohlkörpier 2^C gezeigt, der an Stelle von Flanschen an einem Endte einen dünnen Boden 23^C hat, während er an dem anderen offen ist, wobei der Boden am Wandibleoh festgeschweißt wird;. Eine weitere Ausführungsform 2^d besteht .aus einem Metallstreifen od. dgl., der in zweckdienlicher Weise gebogen wird, beispielsweise zu I-, L-, V-, T- oder ähnlicher Form, derart, daß das eigentliche Stützglied längs einer der Kanalwandungen, mit seitlichen Flanschen oder Schenkeln 23^d versehen wind.

Bei elektrischer Schweißung mittels· des Widerstandsverfahrens wird ein Kontaktglied gegen diejenigen Teile der Abstandhalter angebracht, die festgeschweißt werden sollen und somit während dieses Vorganges¹ lotrecht gegen das Wandblech gepreßt weiden, wodurch eine sehr 'genaue Befestigung ermöglicht wind¹. Dies kann teilweise automatisch ausgeführt werden und wind dann bei Anwendung einer großen Anzahl von Abstandhalten! sogar wirtschaftlicher als d'as alte Verfahren. Noch ein· Vorteil des· neuen Verfahrens besteht darin, daß die verhältnismäßig umfangreichen Stoffklumpen, die bei Anwendung von Zusatzmaterial nach dem alten Verfahren gebildet werden und besonders bei dicht aneinander eingesetzten Abstandhialtern sehr hinderlich für die Zugänglichkeit der Wandflächen, sein würden, erfmdungsgemäß viermieden wenden, so· daß die 'bestmöglichen Verhältnisse in erwähnter Hinr sieht erreicht werden.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Wärmeaustauscher mit spiralförmig verlaufenden Kanälen, die durch Bleche gebildet werden, deren Abstand voneinander durch Abstandsstücke gesichert ist, dadurch; gekennzeichnet, daß die Abstandsstücke {2^a bis 20) regelmäßig in. einander sich kreuzenden Reihen angeordnet sind, welche schräg zur iUmfangs-■richtung des Wärmeaustauschers unter einem spitzen Winkel von 30 bis 6o° verlaufen (Fig. 3. rechte Hälfte), wobei die Abstandsstücke (2" bis 2^d) in Achsrichtung des Wärmeaustauschers höchstens 180 mm und in Umfangsrichtung höchstens 9Ο1 mm voneinander entfernt sind.

2. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch, gekennzeichnet, daß die Abstandsstücke (2^a bis 2^d), die aus einem vollen oder hohlen Zylitiderkörper ader einem passend gebogenen Blechstreifen .bestehen: können, an ihrer mit den Blechen dies Wiärmeaus tausche rs zu verbindendenGrundfläche einen oder mehrere zapfenartige

Vorsprünge (22) aufweisen, die als Schweiße für das Verbinden, der Abstandsetücke (2° bis 2^) mit «fen Blechen (i^a, i^b), z. B. dlurdh elektrische WiderstarMsschiweißung, dienen·.

3. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1 und 2, dadterch gekennzeichnet, daß die die zapfenartigen Vorspränge '('22) aufweisenden Grundflädheni der Abstanids'stücke (2" ibie a*) durch möglichst diünniwandiige Fußglieder oder Bodenwänidie (23* bis 23^) dbrselban· gebildet sind, so ■daß deren Dicke klein ist im Verhältnis zur Höhe der Abstandss'tücke.

Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 134 621, 534014; österreichische Patentschrift Nr. 114(6 445; schweizerische Patentschrift Nr. '189 948; französische Patentschrift Nr. 7.5s 114; britische Patentschriften Nr. 26 954/021, 389,0118; USA.-Patentschrift Nr. 1 751 757'.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

I 5509 10.53