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Wärmeaustauscher
Die Erfindung betrifft einen Wärmeaustauscher, bei dem das eine der beiden wärmeaustauschenden Medien durch einen wendelförmigen Kanal und das zweite Medium durch ein von zwei oder mehr in diesem wendelförmigen Kanal verlaufenden Rohren gebildetes Rohrsystem strömt.
Bei einer bekannten Ausführung derartiger Wärmeaustauscher wird der wendelförmige Kanal von einem Rohrbündel durchsetzt, das an dem einen Ende des Wärmeaustauschers an die Zuleitung und am andern Ende an der Ableitung für das eine der beiden wärmeaustauschenden Medien angeschlossen ist.
Diese Ausführung hat den Nachteil, dass es ohne Auftrennung von Leitungen bzw. von normalerweise verschweissten Leitungssystemen nicht möglich ist, das Rohrbündel zwecks Reinigung oder Reparatur aus dem wendelförmigen Kanal herauszuschrauben.
Dieser Nachteil wird gemäss der Erfindung dadurch vermieden, dass die Zu- und Ableitungen für das das eine der wärmeaustauschenden Medien aufnehmende Rohrsystem an dem gleichen Ende des Wärmeaustauschers liegen und dass jedes Rohr dieses Rohrsystems, das sich von der Zuleitung durch den wendelförmigen Kanal zu dem gegenüberliegenden Ende des Kanals erstreckt, an diesem Ende durch einen Umkehrbogen, eine einen Teil des Rohrsystems bildende Sammel- und Verteilungshaube od. dgl. mit einem entsprechenden rückläufigen Rohr verbunden ist, das zurück durch den wendelförmigen Kanal zu der Ableitung verläuft, und dass das gesamte Rohrsystem, die Verbindung zwischen den paarweise zugeordneten Rohren inbegriffen, als eine Einheit aus dem wendelförmigen Kanal herausschraubbar und ineingeschraubter Lage fixierbar ist.
Ein gemäss der Erfindung ausgebildeter Wärmeaustauscher, der noch weitere konstruktive Ausgestaltungen der Erfindung zeigt, soll nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen genauer erläutert werden. Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch den Wärmeaustauscher und Fig. 2 einen Querschnitt nach der Linie II-II in Fig. 1.
Der dargestellte Wärmeaustauscher hat ein Gehäuse, das von einem einseitig abgeschlossenen, äusseren Mantel 3 gebildet wird, der auf der gegenüberliegenden Seite einen Flansch trägt, an dem mit Hilfe von Schrauben 6 abnehmbar eine Gehäusestirnwand 5 befestigt ist. Das Gehäuse ist in bekannter Weise auf der einen Seite mit einem Zuleitungsstutzen 14 und auf der andern Seite mit einem Ableitungsstutzen 15 für das eine der wärmeaustauschenden Medien versehen, das einen wendelförmigen Kanal durchströmt. Dieser wendelförmige Kanal wird seitlich durch Rippen 2 begrenzt, welche durch ein hochkant um ein als Kern dienendes Metallrohr 1 gewundenes und mit diesem Rohr verbundenes Metallband gebildet werden. Natürlich können das Kernrohr 1 und die Rippen 2 auch aus einem Stück gegossen sein.
Das Kernrohr 1 ist zumindest an einem Ende dicht verschlossen und am andern Ende lösbar in einem Rohrstutzen 8 befestigt, der auf der Innenseite der Stirnwand 5 des Gehäuses vorgesehen ist.
In Löchern der Stirnwand 5 sind die Wärmeaustauscherrohre 9 befestigt, die längs Schraubenlinien durch den wendelförmigen Kanal verlaufen. Die Zu- und Ableitungen für dieses Rohrsystem münden
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systems an der Stirnwand 5 angebracht sind.
Wie aus der Zeichnung hervorgeht, werden die Wärmeaustauschflächen durch die schraubenlinienförmig mit Abstand voneinander verlaufenden Rohre 9 gebildet, die von dem auf ihrer Aussenseite strömenden Medium vollständig umspült werden. Das mit den wendelförmigen Rippen 2 versehene Kernrohr 1 und eine den Umfang der Rippen dichtend abschliessende Umhüllung 20 begrenzen allseitig den wendelförmigen Kanal, wodurch das in diesem Kanal strömende Medium gezwungen wird, den Rohrschlangen über ihre gesamte Länge zu folgen, so dass ein guter Wärmeaustausch gewährleistet ist.
Jedes von der Verteilungshaube 10 abgehende Rohr 9 ist am Ende des Wärmeaustauschers mittels eines aus Fig. 2 ersichtlichen Umkehrbogens mit einem durch den wendelförmigen Kanal zur Sammelhaube 11 zurückführenden Rohr verbunden. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, haben sämtliche Rohrschlangen im wesentlichen die gleiche Länge, weil beispielsweise der Rohrschlangenteil 16, der sich näher dem Kern 1 befindet, mit dem näher dem Aussenmantel 3 befindlichen Rohrschlangenteil 17 verbunden ist, so dass die Gesamtlänge der vollständigen Schlange praktisch ebenso gross ist wie die Gesamtlänge der zwischen den erwähnten Rohrschlangenteilen befindlichen Rohrschlange.
Dadurch ist der Strömungswiderstand inner-
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halb der verschiedenen Rohrschlangen gleich gross, was eine gleichmässige Verteilung des Mediums und einen gleichmässigen Wärmeaustausch ergibt.
Dadurch, dass derjenige Teil der Rohrschlangen, in welchem das innere Medium in der gleichen Richtung (im Gleichstrom) wie das äussere Medium strömt, nur ungefähr ein Drittel der gesamten Wärmeaustauschfläche darstellt, sowie dadurch, dass ein geringerer Teil des äusseren Mediums über diesen Teil der Wärmeaustauschfläche strömt als über den übrigen Teil, wird der effektive Wärmeaustausch im grossen und ganzen der gleiche, wie wenn die gesamte Wärmeaustauschfläche für Gegenstrom angeordnet wäre.
Da die beiden Enden aller vollständigen Rohrschlangen an der Stirnwand 5 des Gehäuses befestigt sind und sich am gegenüberliegenden Ende des Wärmeaustauschers nur Umkehrbögen befinden, die in ihrem Querschnitt nicht über den Querschnitt des wendelförmigen Kanals vorstehen, kann das gesamte Rohrsystem nach Lösen der Schrauben 6 mittels der Stirnwand 5 aus dem Gehäuse herausgeschraubt werden, so dass in einfacher Weise eine Reinigung oder Reparatur möglich ist. Da auch das Kernrohr 1 mit den Rippen 2 lösbar im Rohrstutzen 8 an der Stirnwand 5 befestigt ist, kann dieser Teil nach Herausschrauben des Rohrsytems aus dem Gehäuse vom Rohrsystem ebenfalls abgeschraubt werden, so dass hernach die Rohe 9 frei zugänglich sind.
Das dargestellte Ausführungsbeispiel lässt im Rahmen der Erfindung noch verschiedene Abwandlungen zu. Beispielsweise kann die gegen den Umfang der wendelförmigen Rippen 2 abdichtende Umhüllung 20 auch entfallen, wenn eine befriedigende Abdichtung der Rippen unmittelbar am Aussenmantel 3 des Gehäuses möglich ist. Bei Anwendung einer besonderen Umhüllung 20 kann entweder diese selbst über ihre gesamte Längserstreckung abdichten oder aber mit einer besonderen Dichtungseinrichtung versehen sein, wie dies in Fig. 1 bei 21 angedeutet worden ist. Die Rohre 9 können im Inneren des wendelförmigen Kanals auch unter teilweiser Berührung mit den Kanalwänden bzw. der Umhüllung angeordnet werden.
An Stelle der aus Fig. 2 ersichtlichen Umkehrbögen kann die Verbindung zwischen den hin-und rückläufigen Rohren auch durch eine einen Teil des Rohrsystems bildende Sammel- und Verteilungshaube od. dgl. erfolgen, die dann ebenfalls mit dem Rohrsystem aus dem Gehäuse herausschraubbar ausgebildet wird, indem die Haube als ein Teil einer dem allgemeinen Verlauf der Rohrschlangen folgenden Schraube ausgebildet wird.
Es ist schliesslich auch möglich, den Wärmeaustauscher in Zwillingsausführung zu bauen, d. h. mit zwei Rohrsystemen der beschriebenen Art auszustatten, die je in der Mitte des Apparates mit Umkehrbögen od. dgl. enden und deren Zu- und Ableitungen auf je einer Seite des Wärmeaustauschers angeordnet sind, wobei dann die beiden Rohrsysteme in entgegengesetzten Richtungen aus dem Gehäuse herausgeschraubt werden. Die Rohrschlangen können in üblicher Weise mit Entlüftungseinrichtungen versehen sein.
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