DE1601221A1

DE1601221A1 - Waermeaustauscher

Info

Publication number: DE1601221A1
Application number: DE19671601221
Authority: DE
Inventors: Diedrich Menze
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1966-11-11
Filing date: 1967-09-07
Publication date: 1970-12-10
Also published as: AU1382966A; US3468371A

Description

Patenten* Dfpl.-Ing. A.

Diedrich Menze
30 Jackson Avenue

Box Hill North

(State of Victoria) 6. September I967

Wärmeaustauscher

Die Erfindung bezieht sieh auf Wärmeaustauscher und auf ein Herstellungs verfahren für Wärmeaustauscher.

Bekannte Wärmeaustauscher enthalten zwei durch eine Wandung voneinander getrennte Kanäle durch die zwei Flüssigkeiten oder Gase von unterschiedlicher Temperatur geleitet werden, so daß ein Wärmeaustausch über die Trennwand erfolgt,ohne daß die Flüssigkeiten oder Gase miteinander in Berührung kommen»

Zweck der Erfindung ist es, einen Wärmeaustauscher herzustellen, dessen Leistung im Verhältnis zu seiner Größe besser ist als bei anderen bekannten Wärmeaustauschern,. Ferner ermöglicht die Erfindung ein Vereinfachtes Herstellungsverfahren für einen Leistungsstarken Wärmeaustauscher.

Erfindungsgemäß besteht der Wärmeaustauscher aus einem spiralenförmig gewelltem Rohr, welches zentriert zwischen einem äußeren und einem inneren Rohr liegt, so daß zumindest ,zwei nebeneinander verlaufende Kanäle gebildet werden* Jeder Kanal ist an seinen Enden mit einer Einlaß- und Auslaßverbindung versehen. Das innere Rohr kann an seinen Enden offen, verengt oder verschlossen sein.

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Die gegenwärtige Erfindung ermöglicht außerdem ein Herstellungsverfahren für einen Wärmeaustauscher., in dem ein Rohr mit einem kleineren Durchmesser in einem zweiten Rohr mit einem größeren Durchmesser angeordnet ist und in dem in das Rohr mit dem größeren Durchmesser zu- · mindest eine spiralenförmige Vertiefung gewalzt ist, mit einer Tiefe, die zumindest dem Unterschied zwischen den Raiden der beiden Rohre entspricht, vorzugsweise aber tiefer als diese Differenz ist, so daß das innere Rohr fest mit dem spiralenförmig gewelltem Rohr verbunden istο Die spiralenförmige Vertiefung beginnt und endet so weit von den Enden des größeren Rohres, daß dieses an den Enden seine ursprüngliche Form beibehält» Die so vereinigten beiden Rohre werden in ein drittes Rohr geschoben, dessen Innendurchmesser dem Außendurchmesser des spiralig gewellten Rohres entspricht und welches zuvor mit zumindest zwei Öffnungen in seiner Wandung versehen worden ist ο Das spiralig gewellte Rohr zusammen mit dem inneren Rohr wird so in das dritte Rohr eingesetzt, daß die Enden der spiraleriförmigen Vertiefung gegenüber den Öffnungen in der Wandung des dritten Rohres zu liegen kommen. Diese Kombination der drei Rohre enthält zumindest zwei spiralenförmige Kanäle, welche durch die Wandung des spiralig gewellten Rohres voneinander getrennt sind. Die Enden der beiden Kanäle werden mit entsprechenden Einlaß- und Auslaßverbindungen versehen.

Wenn die spiralenförmigen Kanäle tiefer gestaltet werden,als der Unterschied zwischen dem Radius des gewellten Rohres und dem Radius des inneren Rohres beträgt, so werden auch in die Wandung des inneren Rohres spiralenförmige Vertiefungen geformt· Diese Verformung des inneren Rohres vergrößert dessen Wärmeaustauschfläche und wirkt als Stramungsbremse an der Innenseite des inneren Rohres. Außerdem können

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Lamellen oder andere geeignete Profile, welche die Wärmeaustauschfläche vergrößern, vor der Herstellung der spiraligen Vertiefung eingesetzt werden und durch die spiraligen Vertiefungen mit dem inneren Rohr verbunden i^erden»

Die Einlaß- und Auslaßverbindungsstücke für den inneren Kanal werden in das mit spiralenförraigen Vertiefungen versehene Rohr eingesetzt und dann mit diesem und mit dem äußeren Rohr durch bekannte Verfahren, wie ZoB. durch Schweissen oder Löten verbunden. Es ist aber auch möglich, das äußere Rohr oder das spiralenförmig gewellte Rohr an den Enden zti verengen, so daß sich besondere Anschlußstücke erübrigen«

Die Einlaß- und Auslaßverbindungsstücke für den äußeren Kanal werden in die vorbereiteten öffnungen der Wandung des äußeren Rohres eingesetzt und in bekannter Weise verbunden»

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1 eine Ausführungsform eines Wärmeaustauschers in Seitenansicht, zum Teil im Längsmittelschnitt,

Fig» 2 den gleichen Wärmeaustauscher in Endansicht,

Fig« j5 eine andere Ausführungsform eines Wärmeaustauschers in Seitenansicht, zum Teil im Längsmittelschnitt,

Fig. 4 einen Querschnitt nach der Linie IV-IV der Fig» 3«

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Ein mit spiraleniijtfmigen oder sch raubenlinigf örmigen Vertiefungen versehenes Rohr 1 ist zwischen einem äußeren Rohr 2, welches vorzugsweise die gleiche Länge hat wie Rohr 1 und einem inneren Rohr ~$, welches in Pig» 1 mit geschlossenen Enden dargestellt ist, angeordnet« Der Innendurchmesser des äußeren Rohres 2 entspricht dem Außendurchmesser des mit den schraubenlinienförmigen Vertiefungen versehenen Rohres 1, während der Außendurchmesser des inneren Rohres 3 zumindest so groß ist wie der Innendurchmesser des Rohres 1 ist. Ein dadurch entstehender schraubenlinienförmig verlaufender Kanal 4 wird von dem Rohr 1 und cfem inneren Rohr 3 begrenzt, während der andere schraubenlinienförmig verlaufende Kanal 5 von dem Rohr 1 und dem äußeren Rohr 2 begrenzt wird, 6 und 7 sind die Einlaß- und Auslaßverbindungsstücke für die Kanäle 4 und 5, ■

Die abweichende Ausführungsform in Fig. 3 enthält die gleichen Einzel-Bestandteile wie die Ausführungsform in Fig» 1 und 2« Den Bezugszahlen ist jedoch stets eine 1 davorgesetzt.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 sind die schraubenförmigen Vertiefungen des Rohres 11 in radialer Richtung größer als der Unterschied zwischen den Raiden der Rohre 12 und 13» Das innere Rohr 13 ist an seinen Enden nicht verschlossen, jedoch ist es an einem oder an beiden Enden im Querschnitt reduziert, so daß nur ein Teil der Flüssigkeit oder des Gases durchströmen kann um die Wärmeaustauschfähigkeit an der Innenseite des inneren Rohres 13 besser auszumitzen, während die

schraubenliniengrößere Menge durch den xjsijsxiförmigen Kanal I5 geleitet wird» Die

vergrößerte Kontaktfläche zwischen dem mit schraubenlinienförmigen

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Vertiefungen versehenen Rohr 11 und dem inneren Rohr 13 sowie die vergrößerte Oberfläche an der Innenseite des inneren Rohres 13 erhöhen die Leistungsfähigkeit des Wärmeaustauschers.

Die schraubenlinienförmigen Vertiefungen im Rohr 1 bzw. 11 werden auf einer Drehbank oder einer ähnlichen Maschine durch Einpressen oder Einrollen hergestellte

Das Einpresswerkzeug besteht aus einer Führungshülse mit einer im rechten Winkel dazu angebrachten verstellbaren Einpressrolle.

Das Rohr 1 bzw« 11 wird an einem Ende von einem Drehbankfutter gehalten» Das innere Rohr 3 wird in das Rohr 1 geschoben. Die Führungshülse des

.Einpresswakzeuges wird über das Rohr 1 bzw, 11 geschoben,, Ein mitlaufender Dorn im Reitstock hält das andere Ende des Rohres 1 zentrisch. Das Einpresswerkzeug wird mit einer Vorrichtung so ghalten, daß es in der Längsachse über das Rohr 3 bzw. 13 gleiten kann, sich jedoch nicht um die Längsachse des Rohres 3 bzw. 13 drehen kann. Die Einpressrolle wird im einen Winkel zur Längsachse des Rohres eingestellt 13 der dem Winkel der gewünschten Sehraubenliniensteigung entspricht. Mittels einer Schraubspindel wird die Einpressrolle auf das Rohr 1 bzw. 11 gedrückt. Wenn das Rohr 1 in dem Einpresswerkzeug gedreht wird, hinterläßt das Einpressrad eine fortlaufende schraubenlinlenförmige Vertiefung. Der Längsvorschub des Einpreßwerkzeuges wird durch die Führung der Einpreßrolle in der von der Einpreßrolle hergestellten Vertiefung erziehlt« Es ist aber auch möglich, den selbsterzielten Vorschub durch einen zusätzlichen Vorschub von der Leitspindel der Drehbank zu unterstützen. Durch Umkehren der Drehrichtung des Rohres bewegt sich das Einpreßwerkzeug in entgegengesetzter Richtung aus der

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Vertiefung heraus» Durch mehrmaliges Umkehren der Drehrichtung in Verbindung mit den Tieferstellen der Einpreßrolle wird die gewünschte Tiefe des schraubenlinienförmigen Vertiefung gebildeten Kanals erzielte Die Form und Querschnittgröße des Kanals ist abhängig von der Form und Querschnjifcsgröße der Einpreßrolle»

Das innere Rohr J> bzw. 1j5 wird durch das Drehbankfutter an dem einen Ende und dem mitlaufenden Dorn an dem anderen Ende des Rohres 1 an einer Längsverschiebung während der Verformung gehindert« Durch die

schraubenlinienförmige
fortschreitende/Vertiefung im Rohr 1 während des Einpressvorganges

wird das innere Rohr 5 bzw. 1j5 in Rohr 1 bzw« 11 zentriert.

Nach dem Einpressen der schraubenlinienförmigen Vertiefung und der damit ■ vollzogenen Verbindung von Rohr 1 und Rohr j5 wird das äußere Rohr 2 über Rohr 1 geschoben, so daß die vorbereiteten öffnungen in der Wandung von Rohr 2 gegenüber den Enden des Kanals 5 zu liegen kommen. Die Verbindungsstücke 6 werden eingesetzt und mit Rohr 1 und 2 durch Schweißen oder Löten verbunden. Die Verbindungsstücke 7 werden in die öffnungen von Rohr 2 gesetzt und mit diesem durch Schweigsen oder Löten verbunden.

Wenn das innere Rohr 3 an seinen Enden im Querschnitt reduziert sein soll, so kann dies durch sternförmiges hereinziehen erreicht werden, wie in Fig. 4 dargestellt. Jedoch sind auch andere Möglichkeiten bekannt, um eine Reduzierung zu erreichen, wie z.B. das Flachdrücken oder Einbördeln eines Rohrendes oder das Einsetzen von Reduzierstücken. Es ist auch möglich,nur ein Ende des inneren Rohres zu verschließen oder im Querschnitt zu reduzieren.

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Claims

Patentansprüche

Wärmeaustauscher, dadurch gekennzeichnet, daß er im wesentlichen aus einem mit einer schraubenlinienförmigen Vertiefung, versehenes Rohr(1,11) zwischen einem inneren Rohr (3*¹3) und einem äußeren Rohr(2,12) angeordnet ist, so daß sich zumindest zwei nebeneinander verlaufende, schraubenlinienförmige, Kanäle ergeben, die an ihren Enden mit Ein- und Auslaßverbindungsstücken versehen sind und durch welche Flüssigkeiten oder Gase durch die Kanäle geleitet werden können« ^;

Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Rohr (3>13) an seinen Enden verschlossen ist.

3· Wärmeaustauscher nach Anspruch 1,- dadurch gekennzeichnet, daß das innere Rohr. (3,13) an seinen Enden offen ausgeführt oder in seinem Querschnitt reduziert ist« - .■ . ·

4«, Wärmeaustauscher nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, daß die Enden des inneren Rohres (3, 13) sternförmig zusammengzogen sind,

5β Wärmeaustauscher nach Anspruch 1-, dadurch .gekennzeichnet ₃ daß die schraubenlinienöcmigen Kanäle eine Tiefe aufweisen, dLe zumindest der Differenz zwischen dem Außenradius des inneren Rohres (3,13) . und dem Innenradius des äußeren Rohres (2^12) entspricht„

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Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe der schraubenlinienförmigen Kanäle größer ist als der Unterschied zwischen dem Außenradius des inneren Rohres (3*15) und dem Innenradius des äußeren Rohres (2,12) ausgeführt ist und eine schraubenlinienförmige Vertiefung in dem inneren Rohr (3* gebildet wird, wobei der zwischen dem inneren Rohr (3.» 13) und dem mit der schraubenlinienförmigen Vertiefung versehenen Rohr (1,11) geformte Kanal in Verbindung mit dem Durchgang des inneren Rohres (3,13) ist und mit diesem eine gemeinsame Ein- und Auslassverbindung hat, während er zwischen dem mit Vertiefungen versehenen Rohr (1,11) und dem äußeren Rohr (2,12) geformte Kanal eine Ein- und Auslaßverbindung besitzt ο

7. Wärmeaustauscher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Ende des inneren Rohres (3*13) in seinem Querschnitt reduziert ist.,

8« Wärmeaustauscher nach Anspruch 7* dadurch gekennzeichnet, daß die Reduzierung durch ein sternförmiges Zusammenziehen des Rohres noch erreicht wird.

9· Wärmeaustauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im inneren Rohr [J>, 13) Lamellen geformt werden oder eingesetzt sind, so daß das Rohrinnere nicht zylindrisch ist.

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10. Verfahren zur Herstellung eines Wärmeaustauschers nach den Ansprüchen 1-9* dadurch gekennzeichnet, daß in das Äußere eines Rohres zumindest eine schraubenlinienförmig verlaufende Vertiefung mit einer radialen Tiefe entsprechend zumindest der Differenz zwischen den Radien der beiden Rohre eingepreßt wird, worauf das Rohr durch axiales Aufschieben mit festem Sitz auf ein kleineres Rohr aufgebracht und über das mit Vertiefungen versehene Rohr ein äaßeres Mantelrohr mit festem Sitz aufgeschoben wird und die von und zwischen den Rohren gebildeten Kanäle mit Ein- und Auslaß-Verbindungsstücken versehen werden. ,

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die schraubenlinienförmig verlaufenden Vertiefungen des mittleren Rohres mit größerer radialer Tiefe als die Differenz Rohrradien

des inneren, des kleineren und größeren Rohres ausgeführt werden, und das innere Rohr mit einer entsprechenden äußeren, schraubenlinienförmig verlaufenden Vertiefung versehen wird.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Rohr an den Enden geöffnet und mit Lamellen versehen ist.

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