NL8104697A - Warmte-uitwisselaar met een gespiraliseerde, dubbele buis. - Google Patents

Description

vo 2U09

Titel : Warmte-uitwisselaar met een gespiraliseerde, dubbele buis.

Warmt e-uitwisselaars met dubbele buizen zijn reeds lang bekend. De diameteis-van de beide, de dubbele buis vormende enige .buis zijn zodanig gekozen, dat tussen de buitenwand van de kleine buis en de binnenwand van de grote buis -een voldoend groot kanaal voor bet opnemen van 5 een van de beide warmte-uitwisselende fluida gevormd wordt. Het andere fluidum stroomt door de binnenbuis. Via de wand van de binnenbuis vindt de warmte-uitwisseling plaats.

.'Ut warmt et ecbniscbe overwegingen volgt, dat een dubbele buid-varmte-uitvisselaar bijzonder doelmatig werkt, wanneer deze een slanke 10 vorm beeft, d.w.z. wanneer de buislengte zicb tot de binnenbuisdiameter' verhoudt als tenminste 250 : 1. Bij een binnendiameter van 25 mm betekent dit dus reeds een buislengte van meer dan 6 meter.

Om dergelijke warmte-uitwisselaars in een compacte vorm te brengen, worden zij hetzij door verbindingsstukken uit korte, rechte 15 buisdelen samengesteld of zij worden gespiraliseerd. Het spiraliseren van dubbele buizen is tot nog toe echter bij die materiaalsoorten gelukt, welke een lage strekgrens hebben, zoals bijvoorbeeld koper of aluminium, pok staal kan in roodgloeiende toestand op deze wijze worden verwerkt. Daar echter, zoals bijvoorbeeld in de kerntechniek, warm 20 vervormen van staal niet zonder meer toelaatbaar is en. waar ook koper en aluminium als materiaal niet in aanmerking komen, moet tot nog toe van het spiraliseren van. buizen afgezien worden. Ook de opbouw van dubbele buis-wannte-uitwisselaars uit rechte buis stukken met behulp van verbindingsdelen is hier op gronden van de veiligheid ontoelaatbaar, vanwege 25 de hoge stromingsverliezen en de kosten. Derhalve werden tot nog toe voor dit toepassingsgebied slechts slankbuis-warmte-uitwisselaars gebruikt, welke slechts een gespiraliseerde binnenbuis hebben en welke bij eenzelfde vermogen een aanzienlijk hogere investering nodig maken dan de dubbele buis-warmte-uitwisselaars.

Aan de uitvinding ligt het probleem ten grondslag, een warmte-uitwisselaar met een gespiraliseerde dubbele buis te verschaffen, welke ook uit materiaalsoorten met een hoge strekgrens, zoals bijvoorbeeld austenitisch staal, door koud vervormen gemaakt kan worden. Dit probleem is opgelost door de in conclusie 1 amschreven warmte-uitwisselaar.

Volgens de uitvinding is van de navolgende overweging uitgegaan: Bij het koud buigen kunnen de buigkrachten slechts in de buiten- 8104397 #' * - 2 -

J

buis worden ingeleid, omdat de binnenbuis niet toegankelijk is» Om de binnenbuis mee te buigen, moeten de buigkrachten door steunende inbouw-sels overgedragen worden. Omdat echter de ruimte tussen de beide buizen tegelijk stromingskanaal voor een van de warmte-uitwisselende fluids is, 5 moeten die steunlichamen in volume zo klein mogelijk zijn en in de vorm van een compromis tussen stromingstechnische en steunende functie zijn. Het is duidelijk, dat dit optimaliseringsprobleem sterker wordt, warneer grote steunkrachten overgedragen moeten worden, zoals dit bij koud vervormen van austenitisch:- staal het geval is. Ten opzichte~van koper 10 heeft dit materiaal vijfvoudig hogere spanningen bij het koud vervormen.'

Een oplossing, zoals deze in het Duitse octrooischrift 1.002.771 is voorgesteld, zal bij de gegeven probleemstelling falen. Het genoemde geschrift toont een dubbele buis voor warmte-uitwisselaars, tussen beide buizen waarvan een gegolfde, schroefvormig gewikkelde me-15 taalband als ondersteuning aanwezig is. Een dergelijke metalen band zal niet bestand zijn tegen de bij buigen optredende grote krachten zonder t:e.'.knikken óf te deuken.

' Een overeenkomstig probleem als het hier voorliggende is in het Duitse Gebrachsmuster 7.818.067 aan de orde gesteld». Als oplossing 20 wordt aldaar voorgesteld, in plaats van een binnenbuis een uit drie buizen bestaande binnenhuisbundel te gebruiken. De grondgedachte is daarbij , dat slechts de binnenhuisbundel met de ronde buitenbuis op drie, onder een hoek van 120° ten opzichte van elkaar liggende steunplaatsen in contact is. Deze oplossing heeft echter o.a. het nadeel, dat alleen 25 het binnenste, drievoudige kanaal aan de toe- en afvoer met een drievoudige aftakking vloeistofdicht verbonden moet zijn, hetgeen een verhoogd zekerheidsrisico met zich brengt.

Dé hier voorgestelde oplossing volgens de uitvinding bestaat daarin, dat tussen de buitenwand van de binnenhuis en de binnenwand van 30 de buitenbuis een koppeling wordt gemaakt, waarover bij' het huigen de krachten van de buiten- op de binnenbuis worden overgedragen.

In de onderconclusies zijn verschillende wijzen van koppeling, respectievelijk verbinding tussen de beide buizen bewerkstelligende maatregelen omschreven.

35 Een verbetering van de verbinding tussen de buiten- en de binnenbuis kan binnen een belangrijk tijdsbestek in het buigproces worden verkregen, doordat de ruimte tussen de binnen- en buitenhuis met een la- 8 1 0 4 6 9 7 ” - 3 - * * ter te verwijderen vulmateriaal is volgegoten. Als bijzonder voordelig vulmateriaal wordt een Wood’sche legering voorgesteld.

Aan de hand van verschillende uitvoeringsvormen wordt de uitvinding toegelicht. In de tekening toont : 5 fig. 1 een in doorsnede weergegeven dubbele buis, waarbij de buitenbuis via een daarin gevormde rug door lassen met de binnenbuis verbonden is; fig. 2 een variant van een verbinding met een rug als streng-persprofiel; TÓC fig. 3 een drievoudige door ruggen gevormde verbinding; fig. k een ovaal gemaakte buitenhuis, welke op twee overliggende beschrijvende lijnen in contact ligt met de binnenhuis; fig. 5 schematisch een van een spiraal- of golfvozmig voorgevormde binnenhuis voorziene warmte-uitwisselaar; 15 fig. 6 een alternatief, waarbij de ene huis als gevolg van een bij huigen uitgeoefende langskracht tegen de gewikkelde binnenzijde van de buitenhuis geperst is; en • fig. T een aanzicht van een gespiraliseerde, dubbele buis-vanat e-uitwiss elaar.

20 Bij het spiraliseren van dubbele huizen worden de buigkrach- ten normaliter via drie geprofileerde rollen op de buitenhuis ingeleid. De buisvand van de buitenhuis 1 wordt daarbij door de profilering gesteund, zodat deuken vermeden worden. De binnenhuis 2 daarentegen wordt door de verschillende, door de uitvinding voorgestelde, 25 losse of vaste verbindingen tussen de binnen- en de buitenhuis gesteund. Bij de in fig. 1 en 2 weergegeven uitvoeringsvormen geschiedt dit, doordat de inleiding van de kracht via een langsrug 3 plaats vindt, welke juist daar op de binnenhuis 2 is aangesloten, waar bij' buigen de drukspanningen optreden en waar overigens met deuken rekening gehou-30 den moet worden.

Uit uitvoeringsvormen volgens fig. 3 en worden de buigkrach-ten rechtstreeks via de volgens lijnen plaats vindende contacten van de buitenhuis 1 op de binnenhuis 2 overgedragen.

Bij de uitvoeringsvorm volgens fig. 5 ontstaat bij een spi-35 raai vormige binnenhuis 2 een lijncontact met de buitenhuis 1. Bij de golfvormig uitgevoerde binnenhuis zijn het puntcontacten.

Fig. 6 toont een uitvoeringsvorm, waarbij een lijnvormige, 810 4 2 9 7 ------------------------ - k - losse verbinding tussen een ronde en gladwandige binnenbuis 2 en een eveneens ronde, gladwandige buitenbuis 1 alleen wordt verkregen, doordat tijdens bet buigen een langskracht op de binnenbuis 2 wordt uitgeoefend. Vanwege deze zich gunstig op het knik- en deukgedrag van de 5 buis uitwerkende kracht, kan deze werkwijze- ook voordelig bij die buizen worden toegepast, welke van langsruggen, verstijvingen, of anderszins * .

voorzien zijn,

De toepassing van de warmte-uitwisselaar volgens de uitvinding maakt gebruik van eenvoudige, en dus zekerheidstechnisch niet-bedenke-10 lijke eindstukken mogelijk. Daar de einden van de dubbele buis concentrisch zijn behoeven de eindstukken geen aftakking te hebben. Pig. 7 toont schematisch een dergelijke warmte-uitwisselaar met eindstukken.

8104697' ..........

Claims (8)

1. Warmte-uitwisselaar met een gespiraliseerde, dubbele tuis, gekenmerkt door een of meer over de gekele lengte van de dubbele buis verlopende lijn- of puntvormige, losse of vaste verbindingen tussen de binnentuis (2) en de buitenhuis (1).

2. Warmte-uitwisselaar volgens conclusie 1 met bet kenmerk, dat de beide buizen door een of meer aan een of beide buizen (1, 2) gevormde langsruggen (3) onderling door lassen verbonden zijn.

3. Warmte-uitwisselaar volgens conclusie 1 gekenmerkt door in de buitenbuis (1) gedrukte, op de binnenbuis (2) steunende verstijvingen. 10 Warmte-uitwisselaar volgens conclusie 1 gekenmerkt door een de binnenbuis (2) vast omsluitende, ovale buitenbuis (1).

5. Warmte-uitwisselaar volgens conclusie 1 met bet kenmerk, dat de binnenbuis (2) een golflijn binnen de door de binnenwand van de buitenbuis (1) gegeven contour beschrijft.

6. Warmte-uitwi sselaar volgens conclusie 1 met bet kenmerk, dat de binnentuis (2) binnen de buitenbuis (1) spiraalvormig geleid is.

7. Werkwijze voor bet vervaardigen van een warmte-uitwisselaar volgens conclusie 1-6 met bet.kenmerk, dat tijdens het buigen een de binnenhuis (2) tegen de wikkelbinnenzijde van de buitenbuis (1) persen- 20 de langskracht op de binnenbuis (2) uitgeoefend wordt.

8. Werkwijze voor bet maken van een warmte-uitwisselaar volgens conclusie 1-6 met bet kenmerk, dat de ruimte tussen de binnenbuis (2) en de buitenbuis (1) tijdens bet buigen met vulmateriaal is volgegoten.

9. Werkwijze volgens conclusie 8 met bet kenmerk, dat bet vul-25 materiaal een Wood,,sehe legering is. 8 1 0 4 6 9 7 .....................