DE19961638A1 - Heat exchanger in form of even spiral is produced from smooth tube oval in cross-section, with winding axis running parallel to longer axis of cross-section of smooth tube and gaps between individual windings - Google Patents

Heat exchanger in form of even spiral is produced from smooth tube oval in cross-section, with winding axis running parallel to longer axis of cross-section of smooth tube and gaps between individual windings

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Abstract

The even spirally shaped heat exchanger is produced from a smooth tube (16) oval in cross-section. The winding axis runs parallel to the longer axis of the cross section of the smooth tube. Gaps are provided between the individual windings. The oval smooth tube is wound along a conical cover surface and the tube thus produced conical spiral (19) is pressed in a plan vertical to the spiral longitudinal axis. Before winding the tube onto the conical cover surface, a smooth tube (12) round in cross-section is pressed into an oval form.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmetauscher gemäß dem einleitenden Teil des unabhängigen Anspruches.The invention relates to a heat exchanger according to the introductory part of the independent claim.

Bei bekannten derartigen Wärmetauschern ist zwar ein Bereich des Wärmetauschers in Form einer ebenen Spirale ausgebildet, der aus einem im Querschnitt runden Glattrohr hergestellt ist, die sich allerdings an eine zylindrische Wendel anschließt. Dadurch ergibt sich ein relativ langer Wärmetauscher und damit auch ein entsprechend langer Brennraum. Ein solcher erfordert wieder einen entsprechend langen Brenner, bei dem die Gefahr einer ungleichmäßigen Verbrennung besteht. Außerdem ist durch die verwendeten runden Glattrohre ein intensiver Wärmeaustausch zwischen den Brenngasen und dem Rohr des Wärmetauschers auf einen relativ kleinen Bereich beschränkt.In known heat exchangers such as this, an area of the heat exchanger is in Formed a flat spiral, which consists of a round tube with a round cross-section is produced, which, however, adjoins a cylindrical spiral. This gives a relatively long heat exchanger and thus a correspondingly long combustion chamber. Such a again requires a correspondingly long burner, in which there is a risk of uneven combustion exists. It is also round due to the used Smooth tubes an intensive heat exchange between the fuel gases and the tube of the Heat exchanger limited to a relatively small area.

Ziel der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und einen Wärmetauscher der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, der sich durch einen sehr kompakten Aufbau auszeichnet und einen entsprechend kompakten Aufbau eines Brennraumes ermöglicht. Erfindungsgemäß wird dies bei einem Wärmetauscher der eingangs erwähnten Art durch die Merkmale des unabhängigen Anspruches erreicht.The aim of the invention is to avoid these disadvantages and a heat exchanger Propose the type mentioned above, which is characterized by a very compact structure distinguished and enables a correspondingly compact structure of a combustion chamber. According to the invention in a heat exchanger of the type mentioned by Features of the independent claim achieved.

Durch die vorgeschlagenen Maßnahmen wird erreicht, daß sich zwischen den Windungen des Wärmetauschers ein relativ kleiner Spalt ergibt, wodurch ein höherer Wärmeübergang sichergestellt ist, als dies bei den bekannten Wärmetauschern der eingangs erwähnten Art der Fall ist.The proposed measures ensure that there is between the turns of the heat exchanger results in a relatively small gap, which results in a higher heat transfer  is ensured as this in the known heat exchangers of the type mentioned the case is.

Außerdem ergibt sich durch die vorgeschlagenen Maßnahmen ein sehr kompakter und kurzer Aufbau des Wärmetauschers, der den Einsatz großflächiger Brenner mit relativ kurzen Flammen ermöglicht, wodurch eine sehr gleichmäßige Beaufschlagung des Wärmetauschers möglich ist und auch ein sehr kompakter Aufbau einer Heizeinrichtung möglich wird.In addition, the proposed measures result in a very compact and short construction of the heat exchanger, the use of large-area burners with relative short flames allows a very even exposure to the Heat exchanger is possible and also a very compact structure of a heating device becomes possible.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Heizeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 2 vorzuschlagen, der sich durch einen sehr kompakten Aufbau auszeichnet.Another object of the invention is to provide a heating device according to the preamble of To propose claim 2, which is characterized by a very compact structure.

Erfindungsgemäß wird dies durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 2 erreicht.According to the invention, this is achieved by the characterizing features of claim 2 reached.

Durch die vorgeschlagenen Maßnahmen ergibt sich ein sehr kompakter Aufbau der Heizeinrichtung. Dabei ist auch sichergestellt, daß die Brenngase des Brenners nicht ungenützt durch das freie Zentrum des Wärmetauschers weitgehend ungenutzt hindurchströmen können.The proposed measures result in a very compact structure of the Heating device. This also ensures that the combustion gases of the burner are not unused largely unused by the free center of the heat exchanger can flow through.

Durch die Merkmale des Anspruches 3 ergibt sich eine sehr gute Führung der Brenn- bzw. Abgasführung. Dabei ist auch eine Auslegung des Wärmetauschers als Brennwert- Wärmetauscher möglich. Dabei ist es lediglich erforderlich im untersten Bereich des Brennraumes einen Kondensatabfluß vorzusehen.The features of claim 3 result in very good guidance of the combustion or Exhaust gas routing. A design of the heat exchanger as a condensing Heat exchanger possible. It is only necessary in the lowest area of the To provide a condensate drain in the combustion chamber.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers vorzuschlagen. Another object of the invention is to provide a method for producing a Propose heat exchanger according to the invention.  

Erfindungsgemäß werden daher die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 4 vorgeschlagen.According to the invention, therefore, the characterizing features of claim 4 suggested.

Durch diese Maßnahmen ergibt sich eine sehr einfache Herstellung eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers, wobei auf einfache Weise die Spalte zwischen den einzelnen Windungen sichergestellt werden können, was durch die Steigung der Kegelmantelfläche bedingt ist.These measures result in a very simple manufacture of a Heat exchanger according to the invention, wherein the gap between the individual turns can be ensured, which is due to the slope of the Tapered surface is conditional.

Durch die Maßnahmen gemäß dem Anspruch 5 ist es auf einfache Weise möglich, übliche im Querschnitt runde Rohre zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers zu verwenden, wobei auch die Möglichkeit besteht, das Verhältnis von längerer zur kürzerer Achse des Querschnittes des ovalen Rohres entsprechend frei zu wählen. Dabei ergibt sich bei einem größeren Verhältnis ein größerer Bereich der Oberfläche des Rohres, in dem sich ein sehr guter Wärmeaustausch ergibt, wodurch der Wirkungsgrad des Wärmetauschers steigt.Through the measures according to claim 5, it is possible in a simple manner, usual Tubes round in cross section for producing a heat exchanger according to the invention use, with the possibility of changing the ratio of longer to shorter Freely select the axis of the cross section of the oval tube. It follows with a larger ratio, a larger area of the surface of the pipe in which a very good heat exchange results, which increases the efficiency of the heat exchanger increases.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung einer Heizeinrichtung unter Verwendung erfindungsgemäßer Wärmetauscher vorzuschlagen.Another object of the invention is to provide a method of manufacturing a heater to propose using heat exchangers according to the invention.

Erfindungsgemäß wird dies durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 6 erreicht. Durch diese Merkmale ergibt sich ein sehr einfacher Zusammenbau der Heizeinrichtung.According to the invention, this is achieved by the characterizing features of claim 6 reached. These features result in a very simple assembly of the Heating device.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:The invention will now be explained in more detail with reference to the drawing. Show:

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Wärmetauscher in Ansicht, Fig. 1 shows a heat exchanger according to the invention in view,

Fig. 2 den Wärmetauscher nach der Fig. 1 im Schnitt gemäß der Linie II-II in der Fig. 1, Fig. 2 shows the heat exchanger of FIG. 1 in section along line II-II in FIG. 1,

Fig. 3 schematisch das Herstellungsverfahren für einen Wärmetauscher nach der Fig. 1 und 2 und Fig. 3 shows schematically the manufacturing process for a heat exchanger according to FIGS. 1 and 2 and

Fig. 4 eine erfindungsgemäße Heizeinrichtung. Fig. 4 shows a heating device according to the invention.

Gleiche Bezugszeichen bedeuten in allen Figuren gleiche Einzelteile.The same reference numerals mean the same individual parts in all figures.

Wie aus der Fig. 1 zu ersehen ist, ist ein erfindungsgemäßer Wärmetauscher 1 in Form einer aus einem Glattrohr hergestellten Spirale 21 ausgebildet. Diese Spirale 21 ist, wie aus der Fig. 2 zu ersehen ist, eben ausgebildet. Weiters ist aus der Fig. 2 zu ersehen, daß der Wärmetauscher 1 aus einem Glattrohr mit ovalem Querschnitt 17 hergestellt ist.As can be seen from FIG. 1, a heat exchanger 1 according to the invention is designed in the form of a spiral 21 made from a smooth tube. This spiral 21 is, as can be seen from FIG. 2, flat. Furthermore, it can be seen from FIG. 2 that the heat exchanger 1 is made from a smooth tube with an oval cross section 17 .

Wie aus der Fig. 3 zu ersehen ist, wird ein Glattrohr 12 mit rundem Querschnitt 15 zwischen zwei Quetschrollen 14 hindurchgeführt und zu einem ovalen Glattrohr 16 verformt. Dieses wird anschließend auf einen kegeligen Dorn 13 aufgewickelt.As can be seen from FIG. 3, a smooth tube 12 with a round cross section 15 is passed between two squeezing rollers 14 and deformed into an oval smooth tube 16 . This is then wound onto a conical mandrel 13 .

Dabei wird das ovale Glattrohr 16 aufgrund des beim wickeln erforderlichen Zuges weiter zum Querschnitt 17 verformt, dessen längere Querschnittsachse verlängert ist.The oval smooth tube 16 is further deformed to the cross-section 17 due to the tension required during winding, the longer cross-sectional axis of which is elongated.

Nach dem Abnehmen der Spirale 19 vom kegeligen Dorn 13 wird diese mittels zweier Druckplatten 22 in eine im wesentlichen senkrecht zur Längsachse der kegeligen Spirale 19 verlaufenen Ebene gepreßt und damit ein erfindungsgemäßer Wärmetauscher 1 fertiggestellt.After the spiral 19 has been removed from the conical mandrel 13 , it is pressed by means of two pressure plates 22 into a plane which is essentially perpendicular to the longitudinal axis of the conical spiral 19 , and thus a heat exchanger 1 according to the invention is completed.

Fig. 4 zeigt eine Heizeinrichtung unter Verwendung erfindungsgemäßer Wärmetauscher 1. Diese Heizeinrichtung weist einen Brennraum 23 auf, in dem ein Sturzbrenner 2 angeordnet ist, über dem ein Abgassammler 9 angeordnet ist, und der mit einem Gemisch versorgbar ist. Fig. 4 shows a heating device according to the invention using the heat exchanger 1. This heating device has a combustion chamber 23 , in which a lintel burner 2 is arranged, above which an exhaust gas collector 9 is arranged, and which can be supplied with a mixture.

Konzentrisch und in einem Abstand von der Innenseite eines Mantels 20 des Brennraumes 23 ist eine Isolierung 3 angeordnet, die bis zu dem Wärmetauscher 1 reicht. Dabei dient der Ringraum 24 zwischen dem Mantel 20 und der Isolierung 3 als Abgasführung.Insulation 3 , which extends as far as the heat exchanger 1, is arranged concentrically and at a distance from the inside of a jacket 20 of the combustion chamber 23 . The annular space 24 between the jacket 20 and the insulation 3 serves as exhaust gas routing.

Der Wärmetauscher 1 ist mehrschichtig aufgebaut, wobei jede Schicht 1" gemäß dem in der Fig. 1 dargestellten Wärmetauscher 1 aufgebaut ist. Allerdings sind die inneren Enden der einzelnen Schichten 1", bzw. Spiralen 21, mit einem Umlenk-Kasten 8 verbunden. Die äußeren Enden der Spiralen 21 sind durch den Mantel 20 des Brennraumes 23 hindurchgeführt und mit zwei Anschlußkästen 5, 6 verbunden, die mittels einer Trennwand 25 voneinander getrennt sind. Dabei ist die dem Brenner 2 nächste Spirale 21 mit Anschlußkasten 6 verbunden, an dem eine Rücklaufleitung 26 angeschlossen ist.The heat exchanger 1 has a multilayer structure, each layer "constructed in accordance with the heat exchanger 1 shown in FIG. 1. However, the inner ends of the individual layers 1 '1, or spirals 21, connected to a deflection box 8. The outer ends of the spirals 21 are passed through the jacket 20 of the combustion chamber 23 and connected to two junction boxes 5 , 6 , which are separated from one another by a partition wall 25 . The spiral 21 closest to the burner 2 is connected to the connection box 6 , to which a return line 26 is connected.

Die beiden weiteren Spiralen 21 sind mit dem Anschlußkasten 5 verbunden und somit hydraulisch parallelgeschaltet. An dem Anschlußkasten 5 ist eine Vorlaufleitung 6 angeschlossen.The two further spirals 21 are connected to the connection box 5 and are therefore hydraulically connected in parallel. A flow line 6 is connected to the connection box 5 .

Der zentrale Bereich des Wärmetauschers 1 ist an der dem Brenner 2 zugekehrten Seite von einer Isolierplatte 4 abgedeckt.The central area of the heat exchanger 1 is covered on the side facing the burner 2 by an insulating plate 4 .

An der Unterseite ist der Brennraum 23 von einem konvex gekrümmten Boden 10 abgeschlossen, der mit einem Kondensatablauf 11 versehen ist.On the underside, the combustion chamber 23 is closed off by a convexly curved bottom 10 , which is provided with a condensate drain 11 .

Im Betrieb strömen die Brenngase des Brenners 2 zum Wärmetauscher 1 und geben an diesen Wärme ab. Nach dem Durchströmen aller drei Schichten 1" des Wärmetauschers 1, wobei die Brenngase die Spalte 27 zwischen den Windungen des ovalen Glattrohres 16 durchströmen. In operation, the fuel gases of the burner 2 flow to the heat exchanger 1 and give off heat to them. After flowing through all three layers 1 ″ of the heat exchanger 1 , the fuel gases flowing through the gaps 27 between the turns of the oval smooth tube 16 .

Im Bereich des Bodens 10 strömen die Abgase nach außen und umströmen die zweitäußersten Windungen der drei Schichten 1" und steigen im Ringraum 24 auf und werden über den Abgassammler 9 in eine nicht dargestellten Kamin geleitet.In the area of the floor 10 , the exhaust gases flow outward and flow around the second outermost windings of the three layers 1 ″ and rise in the annular space 24 and are passed via the exhaust gas collector 9 into a chimney (not shown).

Beim Wärmetauscher 1 wird zuerst die dem Brenner 2 nächste Schichte 1" danach der Umlenk-Kasten 8 und anschließend die beiden unteren Schichten 1" durchströmt. Das entsprechend erwärmte Wasser gelangt über den Anschlußkasten 5 zur Vorlaufleitung 7.In the heat exchanger 1 , the layer 1 "closest to the burner 2 is flowed through first, then the deflection box 8 and then the two lower layers 1 ". The correspondingly heated water reaches the flow line 7 via the connection box 5 .

Claims (6)

1. Wärmetauscher (1) in Form einer im wesentlichen ebenen Spirale, der aus einem im Querschnitt ovalen Glattrohr (16) hergestellt ist, wobei die Wickelachse parallel zur längeren Achse des Querschnitts des Glattrohres (16) verläuft und zwischen den einzelnen Windungen Spalte (27) vorgesehen sind.1. Heat exchanger ( 1 ) in the form of an essentially flat spiral, which is made of a smooth tube ( 16 ) with an oval cross section, the winding axis running parallel to the longer axis of the cross section of the smooth tube ( 16 ) and gaps ( 27 ) are provided. 2. Heizeinrichtung mit einem Wärmetauscher nach Anspruch 1, bei der der in einem Brennraum (23) angeordnete Brenner (2) einen Wärmetauscher (1) beaufschlagt, der einen mehrschichtigen Aufbau aufweist, wobei nahe dem Zentrum ein im wesentlichen in axialer Richtung verlaufender Umlenkkasten (8) vorgesehen ist und die äußeren Enden zumindest zweier Schichten (1") des Wärmetauschers (1) durch den Mantel (20) eines Brennraumes (23) zu je einem Anschlußkasten (5, 6) geführt sind, an denen eine Vorlaufleitung (7) und eine Rücklaufleitung (26) angeschlossen sind und der zentrale Bereich des Wärmetauschers (1) an der dem Brenner (2) zugekehrten Seite von einer Isolierplatte (4) überdeckt ist. 2. Heating device with a heat exchanger according to claim 1, wherein the burner ( 2 ) arranged in a combustion chamber ( 23 ) acts on a heat exchanger ( 1 ) which has a multilayer structure, with a deflection box running essentially in the axial direction near the center ( 8 ) is provided and the outer ends of at least two layers ( 1 ") of the heat exchanger ( 1 ) are guided through the jacket ( 20 ) of a combustion chamber ( 23 ) to a respective connection box ( 5 , 6 ) on which a flow line ( 7 ) and a return line ( 26 ) are connected and the central area of the heat exchanger ( 1 ) is covered by an insulating plate ( 4 ) on the side facing the burner ( 2 ). 3. Heizeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Brennraum (23) ein Sturzbrenner (2) angeordnet ist und im Inneren des Brennraumes (23) im wesentlichen konzentrisch zu dessen Mantel (20) und im Abstand zu diesem angeordnete Isolierplatten (3) vorgesehen sind, die mit dem Mantel (20) des Brennraumes (23) einen Ringraum (24) für die Abgase definieren.3. Heating device according to claim 2, characterized in that a lintel burner ( 2 ) is arranged in the combustion chamber ( 23 ) and in the interior of the combustion chamber ( 23 ) substantially concentrically to the jacket ( 20 ) and spaced insulating plates ( 3 ) are provided which define an annulus ( 24 ) for the exhaust gases with the jacket ( 20 ) of the combustion chamber ( 23 ). 4. Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauschers nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein im Querschnitt ovales Glattrohr (16) entlang einer Kegelmantelfläche aufgewickelt wird und die so hergestellte kegelige Spirale (19) in eine zur Längsachse der kegeligen Spirale (19) im wesentlichen senkrechte Ebene gepreßt wird.4. A method for producing a heat exchanger according to one of claims 1 to 3, characterized in that a smooth tube ( 16 ) with a cross-section is wound up along a conical surface and the conical spiral ( 19 ) thus produced into a to the longitudinal axis of the conical spiral ( 19th ) is pressed essentially vertical plane. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Aufwickeln des Rohres (16) auf die Kegelmantelfläche ein im Querschnitt rundes Glattrohr (12) in eine ovale Form gepreßt wird.5. The method according to claim 4, characterized in that before the winding of the tube ( 16 ) on the conical surface, a round cross-section smooth tube ( 12 ) is pressed into an oval shape. 6. Verfahren zur Herstellung einer Heizeinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Enden mehrerer Schichten (1") gemäß dem Anspruch 3 hergestellte Spiralen (21) mit dem Umlenk-Kasten (8) verbunden werden und die äußeren Enden der Spiralen (21) durch Öffnungen des Mantels (20) des Brennraumes (23) hindurchgeführt und mit zwei Anschlußkästen (5, 6) verbunden werden.6. A method for producing a heating device according to claim 2 or 3, characterized in that the inner ends of a plurality of layers ( 1 ") according to claim 3 spirals ( 21 ) are connected to the deflection box ( 8 ) and the outer ends of the Spirals ( 21 ) are passed through openings in the jacket ( 20 ) of the combustion chamber ( 23 ) and connected to two junction boxes ( 5 , 6 ).
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