CH635420A5 - Heat exchanger having a coil formed from wire meshes and arranged on a support tube - Google Patents

Description

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PATENTANSPRÜCHE Ein weiterer schwerwiegender Nachteil des bekannten

Wärmeaustauschers gegenüber anderen bekannten Austau-

1. Wärmeaustauscher mit einer durch Drahtmaschen gebilde- Schern mit nebeneinander liegenden Wendelwindungen und ten, auf einem Trägerrohr schraubenlinienförmig angeordneten dicht an dicht hintereinander auf dem Trägerrohr aufliegenden Wendel, bei dem die Drahtmaschen, in radialer Richtung des 5 Drahtmaschen besteht darin, dass infolge der Überlappung der Trägerrohres betrachtet, länger sind als in Richtung der Rohr- Drahtmaschen benachbarter Wendelwindungen sich auf dem achse und bei dem die Drahtmaschen benachbarter Wendelwin- Umfang des Trägerrohrs nur jeweils die Hälfte von Drahtma-dungen in axialer Richtung des Trägerrohres überlappt angeord- sehen unterbringen lässt. Der dadurch verursachte Verlust an net sowie über einen mit gleicher Steigung wie diejenige der Austauschfläche kann durch die infolge der Überlappung der Wendel mit Abstand um das Trägerrohr gewickelten Stützdraht 10 Drahtmaschen erreichbare Vermehrung der auf einem Träger-gegeneinander abgestützt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die rohr gegebener Länge unterzubringenden Zahl von Wendelwin-Drahtmaschen (2a, 2a', 2a") je einen äusseren Steg aufweisen, düngen nicht annähernd ausgeglichen werden.

die parallel und im Abstand zum Trägerrohr (1) angeordnet auf Schliesslich ist auch die offensichtlich zur Ermöglichung eines einer zu diesem koaxialen Zylinderfläche liegen, und dass die einfachen kontinuierlichen Wickelvorgangs gewählte Dreieck-Drahtmaschen (2a, 2a', 2a") benachbarter Wendelwindungen (2)15 form der Drahtmaschen nachteilig für den Wärmeaustausch, da einander mindestens so weit überlappen und der Stützdraht (3) diese Drahtmaschen dem thermisch zu beeinflussenden Medium so um den Aussenumfang der Wendel gewickelt und an dieser eine nach aussen zunehmend kleiner werdende Oberfläche befestigt ist, dass er alle äusseren Stege der Drahtmaschen (2a, anbieten und der Temperaturunterschied zwischen diesen Ober-2a', 2a") benachbarter Wendelwindungen (2) miteinander ver- flächenteilen und dem sie umgebenden Medium mit zunehmenbindet. 20 der Entfernung vom Trägerrohr immer geringer, die thermisch

2. Wärmeaustauschernach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- zu beeinflussende Menge des Mediums aber immer grösser wird, net, dass der Stützdraht (3) etwa um seinen Durchmesser ver- Demgegenüber besteht die Aufgabe der Erfindung darin, bei senkt in einer Rinne liegt, die von abgeschrägten äusseren Ecken einem Wärmeaustauscher der eingangs genannten Art einerseits der Drahtmaschen (2a') benachbarter Wendelwindungen (2) 25 die wirksame Drahtoberfläche beträchtlich zu vergrössern, den gebildet wird (Fig. 3). Temperaturverlauf innerhalb der Wendel günstiger zu gestalten

3. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 oder 2, sowie andererseits die Drahtwendel so zu verfestigen, dass sie dadurch gekennzeichnet, dass die Drahtmaschen (2a") der Wen- allen bei der Fertigung, beim Lagern, beim Transport, bei der delwindungen (2) die Form von sich vom Trägerrohr (1) radial Installation sowie beim Gebrauch unvermeidbaren Beanspru-nach aussen verbreiternden gleichschenkligen Dreiecken oder chungen gewachsen ist.

Trapezen haben. Erreicht wird das erfindungsgemäss dadurch, dass die Draht-

maschen je einen äusseren Steg aufweisen, die parallel und im

Abstand zum Trägerrohr angeordnet auf einer zu diesem koaxia-Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmeaustauscher mit len Zylinderfläche liegen, und dass die Drahtmaschen benach-einer durch Drahtmaschen gebildeten, auf einem Trägerrohr 3J harter Wendelwindungen einander mindestens so weit überlap-schraubenlinienförmig angeordneten Wendel, bei dem die pen und der Stützdraht so um den Aussenumfang der Wendel

Drahtmaschen, in radialer Richtung des Trägerrohres betrach- gewickelt und an dieser befestigt ist, dass er alle äusseren Stege tet, länger sind als in Richtung der Rohrachse und bei dem die der Drahtmaschen benachbarter Wendelwindungen miteinander Drahtmaschen benachbarter Wendel windungen in axialer Rieh- verbindet.

tung des Trägerrohres überlappt angeordnet sowie über einen Der so angeordnete und befestigte Stützdraht kann alle Drähte mit gleicher Steigung wie diejenige der Wendel mit Abstand um 40 der Wendel in ihrer radialen Ausrichtung sichern und zugleich das Trägerrohr gewickelten Stützdraht gegeneinander abgestützt alle Drahtmaschen in Richtung der Wendelachse aneinander sind. abstützen. Er kann mit den äusseren Wendeldrahtschenkeln ein

Bei einem aus der US-PS 877252 bekannten Wärmeaustau- geschlossenes zylindrisches Gitter bilden, das allen praktisch zu scher dieser Art haben die Drahtmaschen die Form schlanker, erwartenden äusseren Krafteinwirkungen widersteht, spitzwinkliger gleichschenkliger Dreiecke mit abgerundeten 45 Die Drahtmaschen können die Form von länglichen Recht-Ecken, die mit ihren Spitzen radial nach aussen weisen. Die von ecken, von sich radial nach aussen verjüngenden oder verbrei-den Dreieckschenkeln gebildeten, teilweise ineinandergreifen- ternden Trapezen aber auch von mit ihren Spitzen auf dem den Flanken der Drahtmaschen benachbarter Wendelwindungen Trägerrohr wärmeleitend befestigten gleichschenkligen Dreiek-bilden aussen eine schraubenlinienförmige Rinne, in die ein ken haben. Durch die Wahl der Maschenform können die Grösse

Stützdraht eingelegt ist, der die Drahtmaschen der Wendel gegen 50 der Austauschfläche, der Temperaturverlauf, aber auch der Verlagerungen und Verformungen durch äussere Krafteinwir- Wickelvorgang in relativ weiten Grenzen beeinflusst werden, kungen schützen soll. Während zum Aufwickeln von Wendeln mit rechteckigen oder

Trotz dieses Stützdrahts sind jedoch die zur Bildung einer sich nur geringfügig in einer Richtung verjüngenden trapezförmi-

möglichst grossen, dem zu erwärmenden oder zu kühlenden gen Drahtmaschen eine Hilfsvorrichtung zum nachherigen axia-

Medium ausgesetzten Oberfläche aus sehr dünnem Draht beste- 55 len Ineinanderschieben der Drahtmaschen nebeneinander aufgehenden Drahtmaschen mindestens in ihren über den Stützdraht wickelter Wendelwindungen erforderlich ist, lassen sich Wen-hinausragenden Bereichen sehr empfindlich gegen äussere Ein- dein mit sich nach aussen stärker erweiternden trapezförmigen Wirkungen, wie sie schon bei der Herstellung, besonders aber bei oder mit ihren -zweckmässig etwas abgeflachten - Spitzen auf der Lagerung, beim Transport sowie beim Einbau solcher Wär- dem Trägerrohr aufliegenden dreieckigen Drahtmaschen ohne meaustauscher am Verwendungsort unvermeidlich sind. 60 eine solche Hilfsvorrichtung in ihre Endlage auf das Trägerrohr

Das gilt umsomehr, als der Stützdraht nur mit geringer Vor- aufwickeln.

Spannung in die von den Wendelwindungen gebildete Rinne Wendeln mit den zuletzt genannten Drahtmaschenformen eingelegt, an den Wendeldrähten aber nicht befestigt ist. Das hat können insofern einen günstigeren Temperaturverlauf haben, als zur Folge, dass er schon bei geringen Verlagerungen oder mit nach aussen abnehmender Temperaturdifferenz zum ther-

Verformungen eines relativ kleinen Teils der Drahtmaschen 65 misch zu beeinflussenden Medium die diesem angebotene Oberseine Vorspannung und seinen Reibungsschluss mit den Draht- fläche zunehmend grösser wird.

maschen verliert und dann die ihm zugedachte Aufgabe nicht Einige Ausführungsbeispiele des erfmdungsgemässen Wärme mehr erfüllen kann. austauschers sind in der Zeichnung schematisch dargestellt.

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Darin zeigen: einer bereits aufgebrachten Wendelwindung die Drahtmaschen

Fig. 1 einen im Bereich einer Wendelwindung durch einen der anschliessend daneben aufgebrachten Wendelwindung axial

Wärmeaustauscher gelegten Querschnitt, einzuschieben. Dazu dient eine Hilfsvorrichtung, die als solche

Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen Teil eines Wärmeaustau- nicht Gegenstand dieser Erfindung ist. Auf diese Weise ergibt schers mit länglich rechteckigen Wendeldrahtmaschen, 5 sich eine aus den Figuren 2 und 3 ersichtliche Anordnung der

Fig. 3 eine Abwandlung des Austauscherteils nach Fig. 2 in Wendeldrahtmaschen 2a, 2a' auf dem Trägerrohr 1. Dort übergleicher Darstellung, läppen die im wesentlichen länglich rechteckigen Wendeldraht-Fig. 4 einen Längsschnitt durch einen Teil eines Wärmeaustau- maschen2abzw. 2a' benachbarter Wendelwindungen einander schers mit dreieckigen sich nach aussen verbreiternden Wendel- mit etwa einem Drittel ihrer axialen Breite. Die in Umfangsrich-drahtmaschen und io tung nebeneinander liegenden Teile der Drahtmaschen benach-

Fig. 5 eine Draufsicht auf einen Teil einer abgewickelten barter Wendel Windungen sind durch einen über den äusseren

Umfangsfläche eines der Ausführungsbeispiele nach den Figuren Wendelumfang gewickelten und an allen Drahtmaschen befestig-

2, 3 oder 4. ten Kopfdraht 3 in der ihnen gegebenen Lage gegen tangentiale

Der Wärmeaustauscher besteht grundsätzlich aus einem Lei- und axiale Verlagerungen gesichert.

tungsrohr 1 für einen fliessfähigen Wärmeträger, dessen Tempe- 15 Die äusseren Schenkel der Wendeldrahtmaschen bilden mit ratur unter oder über derTemperatur des den Austauscher dem Kopfdraht ein stabiles rohrförmiges Gitter, von dem eine umgebenden, thermisch zu beeinflussenden Mediums liegen Abwicklung ausschnittweise in Fig. 5 dargestellt ist.

kann, einer auf das Rohr als Träger schraubenlinienförmig Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 liegt dabei der Kopfdraht aufgewickelten Drahtwendel 2 und einem über den Aussenum- 3 auf den Aussenschenkeln der Drahtmaschen auf, während bei fang der Drahtwendel gewickelten Versteifungs- oder Kopf- 20 der Ausführungsform nach Fig. 3 der Kopfdraht 3 um seinen draht 3. Durchmesser versenkt in einer schraubenlinienförmigen Rinne

Alle Drahtmaschen der Wendel 2 sind auf dem Trägerrohr 1 in liegt, die die abgeschrägten äusseren Ecken der Drahtmaschen bekannter Weise durch Löten oder Schweissen derart befestigt, 2a' benachbarter Wendelwindungen miteinander bilden.

dass sich für den Wärmedurchgang von der Rohrwand zur Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 besteht die Drahtwendel

Drahtmasche ein metallischer Querschnitt ergibt, der minde- 2S aus gleichschenkligen, spitzwinklig-dreieckigen Drahtmaschen stens dem doppelten Querschnitt des Wendeldrahts entspricht. 2a", die mit ihren abgerundeten oder leicht abgeflachten Spitzen

Auch der Kopfdraht 3 ist mit jeder von ihm gekreuzten Masche auf dem Trägerrohr 1 aufliegen und nur mit ihren äusseren Teilen des Wendeldrahts fest verbunden, wobei es allerdings mehr auf zwischen die Drahtmaschen einer benachbarten Wendelwindung die Festigkeit als auf die Leitfähigkeit der Verbindung ankommt, ragen. Solche Wendeln mit nur im Bereich ihres Aussenumfan-

Wie aus Fig. 1 erkennbar, liegen die Maschen des die Wendel 2 30 ges ineinandergreifenden Maschen lassen sich beim Aufwickeln bildenden Drahts auf der Wand des Trägerrohrs 1 mit gegenseiti- auf das Trägerrohr in die gezeichnete Lage bringen, ohne dass es gen Abständen auf, die mindestens gleich dem Drahtdurchmes- eines axialen Verschiebers der jeweils auflaufenden Windung ser sind. Dadurch ist es möglich, während des kontinuierlichen bedarf. Das äussere Bild dieser ebenfalls durch einen Kopfdraht

Aufwickeins der Wendel zwischen die Drahtmaschen jeweils 3 verfestigten Drahtwendel entspricht der Darstellung in Fig. 5.

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1 Blatt Zeichnungen