NL8002250A - Warmteuitwisselaar met spiraalvormige ruimte. - Google Patents

Description

t - ' 1 Έ.Ο. 28.978

Warmteuitwisselaar met spiraalvormige ruimte.

*

De uitvinding heeft betrekking op een warmteuitwlsselaar van de soort welke wordt gebruikt voor het verkrijgen van een warmteoverdracht tussen ten minste twee bewegende fluïdums zonder dat deze fluïdums met elkaar in aanraking staan; 5 Dergelijke warmteuitwisselaars zijn bekend en worden gebruikt in talrijke toepassingen en komen voor in verschillende vormen waarbij zij in het algemeen ten minste twee ruimten bezitten die zijn gescheiden door een gemeenschappelijke wand. De fluïdums circuleren respectievelijk in elk van deze ruimten op verschillende temperaturen, waarbij een 10 warmteuitwisseling wordt verkregen door de gemeenschappelijke wand. In de meest voorkomende vorm zijn de warmteuitwisselaars in deze soort samengesteld uit een netwerk van buizen welke een eerste ruimte vormen en welke worden doorstroomd door êên van de fluïdums, waarbij dit netwerk is gestoken in een tweede ruimte die wordt doorstroomd door het andere 15 fluïdum. Op deze wijze wordt een aanzienlijk warmteuitwisselingsopper-vlak verkregen dat in vele gevallen bovendien wordt vergroot door het toevoegen van inwendige en/of uitwendige wandelementen, welke al dan niet met elkaar in verbinding staan. Deze wandelementen hebben in het algemeen de vorm van schoepen of ribben die loodrecht zijn geplaatst op 20 de as van de hierboven genoemde buizen.

. Eveneens zijn warmteuitwisselaars bekend waarin netwerken van evenwijdige buizen gebogen oppervlakken vormen die spiraalvormig zijn gewikkeld en in een ruimte zijn geplaatst.

Ook zijn warmteuitwisselaars bekend waarin twee fluïdums twee on-25 derling evenwijdige spiraalvormige trajecten doorlopen, dankzij een spiraalvormige leiding die is geplaatst in een ruimte.

Al deze uitwisselaars bezitten voordelen en nadelen. In het algemeen zijn zij bestemd voor een warmteuitwisselaar tussen slechts twee fluïdums. Vaak zijn de hierboven bedoelde schoepen of ribben niet aan-30 wezig.

Een van de doeleinden van de uitvinding is een warmteuitwisselaar te verkrijgen met een spiraalvormige wand welke een ruimte vormt, met welke warmteuitwisselaar verbeterde werkingen kunnen worden bereikt en welke warmteuitwisselaar goedkoop kan worden vervaardigd.

35 Een ander doel van de uitvinding is een warmteuitwisselaar te ver krijgen met een spiraalvormige wand welke een ruimte vormt welke kan worden verbonden met een brander.

Tenslotte is nog een ander doel van de uitvinding een warmteuitwis- 800 2 2 <;n z selaar tot stand te brengen waarmee de warmteuitwisseling tot stand kan worden gebracht tussen meer dan twee fluïdums. *

Ter bereiking van de doeleinden heeft de uitvinding betrekking op een warmteuitwisselaar tussen ten minste twee fluïdums welke is ge-5 kenmerkt doordat de warmteuitwisselaar een van oorsprong vlakke wand bevat welke is gevormd tot een spiraal, met afsluitmiddelen welke zijn aangebracht aan zijn twee uiteinden loodrecht op de genoemde wand, zo- danig dat een spiraalvormige ruimte wordt verkregen voor het circuleren van één van de fluïdums tussen de windingen van de wand, terwijl mid-10 delen zijn aangebracht voor het circuleren van het andere fluïdum.

De uitvinding heeft eveneens betrekking op een dergelijke warmteuitwisselaar waarin de middelen voor het circuleren van het andere fluïdum bestaan uit een netwerk van buizen welke met hun beschrijvende lijnen zijn verbonden met de spiraalvormige wand en welke evenwijdig 15 lopen aan een as waaromheen genoemde wand is gewikkeld.

Tenslotte heeft de uitvinding betrekking op een dergelijke warmteuitwisselaar waarin de middelen voor het circuleren van het andere fluïdum bestaan uit de wand zelf welke ten minste twee evenwijdige vlakken bezit welke onderling zijn verbonden via twee evenwijdige 20 wanden, zodat een holle wand wordt gevormd waardoor circulatie van de genoemde fluïdum kan plaatsvinden.

De laatstgenoemde warmteuitwisselaar kan bovendien één of meer van de volgende kenmerken bezitten: a) aan de binnenzijde en/of buitenzijde van de holle wand zijn ob-25 stakels gevormd zodanig dat één of meer trajecten worden gevormd welke wervelingen veroorzaken.

b) De vlakken van de holle wand zijn onderling met elkaar verbonden op een aantal plaatsen zodanig dat een inwendig traject wordt gevormd met keerschotten tussen twee naburige oppervlakken en hobbels en uit- 30 hollingen tussen de windingen van de holle wand.

c) De plaatsen waar vlakken met elkaar worden verbonden zijn laspunten.

d) De spiraalvormige wand bezit drie oppervlakken zodanig dat twee spiraalvormige inwendige tracten worden gevormd, waarbij de verbin- 35 dingsplaatsen van een systeem van twee vlakken verder van elkaar zijn verwijderd dan die van het andere systeem van twee vlakken, zodat de circulatiesnelheid in één traject verschilt van die in het andere traject.

e) De spiraalvormige wand bevat n vlakken zodanig dat n-1 inwendige 40 spiraalvormige trajecten worden gevormd, waarbij de verbindingsplaatsen 800 2 2 50 t i 3 van elk systeem van vlakken op afstand van elkaar liggen die verschilt van die van de andere systemen, zodat tussen alle systemen verschillende circulatiesnelheden worden verkregen.

f) De spiraalvormige wand is verticaal geplaatst en over zichzelf 5 opnieuw gesloten terwijl een aanzuiginrichting zijdelings is aangebracht waaraan zijn onderuiteinde zodanig dat het gecondenseerde fluïdum en/of de nevel bij het ondergedeelte van de inrichting wordt meegenomen.

g) De spiraalvormige wand is verticaal geplaatst en over zichzelf 10 opnieuw gesloten terwijl een aanzuiginrichting is aangebracht onder het centrale deel zodanig dat het gecondenseerde fluïdum en/of de nevel aan het ondergedeelte van de inrichting wordt meegenomen.

h) De spiraalvormige wand is verticaal geplaatst en over zichzelf opnieuw gesloten terwijl een afvoerstomp met een verplaatsbare afslui- 15 ting is aangebracht aan zijn ondergedeelte zodanig dat het gecondenseerde fluïdum aan het ondergedeelte van de inrichting wordt afgetapt.

i) De afsluitmiddelen aan de twee uiteinden van de wand zijn gevormd door de verbinding van onderste en bovenste verlengingen van de tegenover elkaar liggende vlakken van de holle wand.

20 j) De verbinding van de verlengingen van de tegenover elkaar lig gende "vlakken van de holle wand bestaat uit een las of een haakverbin-ding.

k) De centrale ruimte of het uitwendige gebied van de verticaal geplaatste uitwisselaar is gevormd tot een verbrandingskamer waarin een 25 brander is geplaatst.

l) Het oppervlak van de wand van de verbrandingskamer volgens k) wordt zodanig behandeld dat de straling van de brandervlam wordt geabsorbeerd om de temperatuur van het materiaal van de brander te verlagen.

30 m) Ten minste bepaalde lasplaatsen van de vlakken van de holle wand zijn doorboord in hun midden zodat grenslagen van het fluïdum dat tussen de windingen van de holle wand circuleert kunnen worden gebroken.

n) Tussen de spiraalvormige ruimte en de aanzuiginrichting zijn middelen aangebracht om naar de aanzuiginrichting warmtestroom te lei- 35 den om de verzadigde dampen te verwarmen die in de aanzuiginrichting doordringen.

o) De spiraalvormige wikkeling van de holle wand heeft een variabele spoed voor het optimaliseren van de warmteuitwisseling door verhoging van het ladingsverlies die omgekeerd evenredig is met de tempera- 40 tuurgradi’ënt van het fluïdum dat circuleert tussen de windingen van de 80022 50 4 holle wand.

p) De afstand tussen de lasplaatsen van de holle wand Is variabel ter verhoging van de uitwisseling door turbulentie alnaargelang van de verkleining van de temperatuurgradiënt van het fluïdum dat circuleert 5 tussen de windingen van de holl wand.

q) De wikkelingen van de holle wand hebben een kegelvormige vorm met de top aan de bovenkant zodanig dat de spiraalvormige ruimte en de holle wand schuin liggen ten opzichte van de horizon, waardoor de condensatie van het of van de fluïdums en het stromen van de condensaten 10 in het onderste deel van de uitwisselaar worden vergemakkelijkt.

r) De warmteuitwisselaar is verkregen door twee of meer platen op elkaar te plaatsen, deze via een aantal lasplaatsen met elkaar te verbinden, de randen aan elkaar te lassen, een druk tussen de platen aan te brengen, de ruimte tussen de platen te vullen met een produkt dat 15 kan worden verwijderd, de platen krom te buigen en het hierboven genoemde produkt te verwijderen.

s) De warmteuitwisselaar is verkregen door twee of meer platen op elkaar te plaatsen, deze via een aantal lasplaten met elkaar te verbinden, de randen aan elkaar te lassen, een trek uit te oefenen op de pla- 20 ten gedurende het spiraalvormig vormen daarvan, en een druk aan te brengen tussen de platen voor het verkrijgen van de opblazing daarvan.

De uitvinding zal thans nader worden uiteengezet aan de hand van de tekening waarin bij wijze van voorbeeld enige uitvoeringsvormen van de inrichting volgens de uitvinding zijn weergegeven.

25 Fig. 1 geeft een zijaanzicht weer van een uitvoeringsvorm van de uitwisselaar volgens de uitvinding.

Fig. 2 geeft een perspectivisch aanzicht weer van de uitwisselaar weergegeven in fig. 1.

Fig. 3 geeft een uitslag weer van de uitwisselaar weergegeven in 30 fig. 1 en 2.

Fig. 4 geeft een perspectivisch aanzicht weer van een deel van de samenstellende wand van de warmteuitwisselaar weer voor het wikkelen daarvan.

Fig. 5 geeft een perspectivisch aanzicht weer van de warmteuitwisselaar 35 waarvan de wand openingen bevat.

Fig. 6 geeft eenzelfde aanzicht weer van een deel van de wand van de uitwisselaar volgens fig. 5 voor het wikkelen daarvan.

Fig. 7 geeft eenzelfde aanzicht weer waarbij zeer schematisch een inrichting is weergegeven voor het opnieuw verwarmen van de verbran- 800 2 2 50 & * 5 ’ dingsgassen.

Fig. 8 geeft een perspectivisch aanzicht weer -fran een gewijzigde uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding.

Fig. 9 geeft eenzelfde aanzicht weer van een deel van de holle wand 5 van de uitwisselaar volgens fig. 8 voor het wikkelen daarvan.

Fig. 10 geeft een gedeeltelijke doorsnede weer door de holle wand in het geval waarin er uitwisseling plaatsvindt tussen drie fluïdums.

Fig. 11 geeft een schematisch perspectivisch aanzicht weer van een warmteuitwisselaar volgens de uitvinding, in geval van een uitwisseling 10 tussen drie fluïdums, waarbij de uitwisselaar is verbonden met een brander die centraal is aangebracht en met een trekventilator.

Fig. 12 geeft een gedeeltelijke verticale doorsnede weer door de uitwisselaar volgens fig. 11 en wel door de as van de trekventilator.

Fig. 13 geeft een gedeeltelijke horizontale doorsnede weer door de 15 holle wand van de uitwisselaar volgens fig. 11 waarbij de verbinding tussen de uitlaatbuizen voor de fluïdums is getoond.

Fig. 14 geeft een schematisch perspectivisch aanzicht weer door een warmteuitwisselaar volgens de uitvinding in het geval van een uitwisseling tussen drie fluïdums, waarbij de uitwisselaar is verbonden met een 20 brander die buiten de spiraalvormige wand is geplaatst en met een ventilator die centraal is gemonteerd.

Fig. 15 geeft een gedeeltelijke verticale doorsnede weer door de uitwisselaar volgens fig. 14 en wel door de brander.

Fig. 16 geeft een gedeeltelijke doorsnede weer door de holle wand 25 gelijk aan die volgens fig. 10 waarbij de lasplaatsen die op zekere plaatsen zijn doorgevoerd zijn getoond.

In alle figuren zijn overeenkomstige organen of elementen met dezelfde verwijzingsgetallen aangegeven.

In fig. 1 en 2 is een warmteuitwisselaar weergegeven voor twee 30 fluïdums, waarbij elk van de fluïdums respectievelijk is aangegeven door de pijlen A en B; de circulatierichting van elk van de fluïdums is aangegeven door de pijlen. De uitwisselaar bevat een buizennet 1 voor het circuleren van het fluïdum B, waarbij deze buizen zijn verbonden met een wand 2 welke wand met de buizen in aanraking staan via de be-35 schrijvende lijnen daarvan.

In de weergegeven uitvoeringsvorm zijn het buizennet en de wand gevormd door de wand die in de handel bekend staat onder de naam van "Roll-Bond" (fig. 4). Deze wand wordt verkregen door twee platen a en b uit een aluminiumlegering of een roestvrije legering gedeeltelijk aan 40 elkaar te lassen waarbij niet gesoldeerde stroken worden vrijgelaten.

800 2 2 50 6

Via een opblazing door geschikte middelen op de niet aan elkaar gesol- 0 deerde plaatsen worden buisvormige gebieden c verkregen die de hierboven beschreven buizen 1 vormen. Het zal duidelijk zijn dat het verkregen produkt in het bijzonder geschikt is voor het vervaardigen van de 5 verdampers van huishoudelijke koelkasten of vrieskasten. Dit produkt is eveneens zeer geschikt voor toepassing bij de onderhavige uitvinding, maar de buisvormige wand welke de uitwisselaar volgens de uitvinding vormt kan natuurlijk ook op een andere wijze tot stand worden gebracht .

10 Zoals in het bijzonder in fig. 2 kan worden gezien is de wand spiraalvormig gevormd zodat tussen de achtereenvolgende windingen een ruimte 3 wordt gevormd waarin het fluïdum A kan circuleren. Om het fluïdum A in een bepaald circuit op te sluiten, bezit de uitwisselaar afsluitingsorganen welke zijn gevormd door deksels 4, 5 die zijn ver-15 bonden met de respectievelijke boven en onderranden van de wand 2 zodanig dat voor het fluïdum A een inlaat 6 en een uitlaat 7 wordt gevormd. Opgemerkt wordt dat de centrale winding 8 niet in zijn geheel over zichzelf is gesloten zodanig dat circulatie van het fluïdum A kan plaatsvinden.

20 In fig. 3 is een uitslag weergegeven van de wand 2 en van het bui- zennetwerk 1 voor het circuleren van het fluïdum B. Dit netwerk is gevormd door een samenstel van hoofdbuizen la, die onderling zijn verbonden door buizen 1 die evenwijdig aan elkaar tussen de hoofdbuizen la zijn aangebracht en daarmee zijn verbonden. De circulatierichting van 25 het fluidum B ia aangegeven door de pijlen.

Het fluïdum wordt gedwongen zich te richten vanaf de ene hoofdbuis naar de volgende door de aanwezigheid van obstakels zoals de onderbreking 9 tussen twee hoofdbuizen. Opgemerkt wordt dat de netwerken van buizen 1 in hoofdzaak loodrecht zijn geplaatst op de circulatierichting 30 van het fluïdum A.

De werking van de zo juist beschreven uitvoeringsvorm van de uitwisselaar zal nu nader worden uiteengezet voor een toepassing waarin het fluïdum A zich in gasvorm bevindt, bijvoorbeeld is gevormd door verbrandingsgassen, en het fluidum B zich in vloeibare toestand be-35 vindt, bijvoorbeeld is gevormd door water van een verwarmingscircuit. Rekening houdend met ladingsverliezen die tegengesteld zijn aan de stroming van de fluïdums in de uitwisselaar, spreekt het vanzelf dat deze zowel voor het fluïdum A als voor het fluïdum B wordfen gepulseerd of aangezogen door een motororgaan. Deze organen zijn op zichzelf be-40 kend en behoeven niet verder te worden weergegeven. De gassen dringen 800 2 2 50 » è 7 axiaal op hoge temperatuur via de inlaat 6 in de ruimte 3, waarin ze een verandering in de stroomrichting ondergaan van *in hoofdzaak 90°C, terwijl ze verder hun weg vervolgen naar de uitlaat 7. Het retourwater van het verwarmingscircuit dringt in het netwerk van buizen 1 in tegen-5 stroom met de gassen, dat wil zeggen vanaf de zijde in de nabijheid van de uitlaat 7 van de gassen, terwijl zij vervolgens naar de centrale spiraal 8 circuleren, en worden afgevoerd naar het begin van het verwarmingscircuit in de inlaatzone 6 van de gassen. Het zal duidelijk zijn dat tijdens hun doorgang de gassen worden afgekoeld bij aanraking 10 met de wanden van de uitwisselaar waarin het koudere verwarmingswater circuleert. Omgekeerd wordt het water in toenemende mate opnieuw verwarmd zoals dat het geval is bij alle uitwisselingswerkwijzen.

De samenstelling van het netwerk van buizen 1 zoals weergegeven in fig. 3 maakt het mogelijk om een aanzienlijke verdeling van de stroom 15 van fluïdum B in de buizen 1 te verkrijgen en dientengevolge tegelijkertijd een groot uitwisselingsoppervlak te bereiken en een aanzienlijke circulatiesnelheid in de buizen, waardoor de uitwisselingscoëffi-ci'ënt wordt verbeterd. Men verkrijgt daardoor een zeer goede uitwisseling. In de hierboven genoemde toepassing kan daardoor het dauwpunt van 20 de rookgassen worden bereikt voor de condensatiewerkingen.

Om de effeciëntie van de beschreven uitwisseling te verbeteren kunnen op het oppervlak van de wand 2 die niet in aanraking staat met de buitenzijde onderbrekingen worden gevormd bestaande uit openingen 10a, 10b, 10c die zich geheel door de wand uitstrekken zoals kan worden ge-25 zien in fig. 5 en 6. Deze openingen kunnen kleine afmetingen bezitten zoals de openingen 10a, een langwerpige vorm bezitten en dichtbij hun uiteinden van de inrichting liggen zoals openingen 10b, of een nog langere vorm bezitten zoals de openingen 10c.

Deze perforaties kunnen natuurlijk slechts op bepaalde windingen 30 aanwezig zijn. De aanstroomranden van deze perforaties veroorzaken scheuring van de grenslagen waardoor het rendement van de inrichting wordt vergroot. Bovendien verminderen de perforaties aanzienlijk de ladingsverliezen ten gevolge van de circulatie van het fluïdum in de spiraalvormige ruimte.

35 Zoals hierboven uiteen is gezet kunnen de onderbrekingen eveneens bestaan uit uithollingen over een deel van de dikte van de wand, of door uitsteeksels of door een combinatie van deze drie onderbrekingen.

Zij kunnen eveneens slechts aanwezig zijn over een deel van het oppervlak van de wand dat niet in aanraking staat met de buitenzijde.

40 Om het rendement nog meer te vergroten vormt men de spiraalvormige

ΟΛΑ O 0 RA

8 wand zodanig dat de afstand tussen de windingen in toenemende mate afneemt in de richting van de uitlaat van de verbrandingsgassen, zodat de warmteuitwisseling toeneemt naarmate de temperatuur van de gassen daalt.

5 Tenslotte is schematisch in fig. 7 een eenvoudige inrichting weer gegeven voor het drogen van de verbrandingsgassen.

Op het bovendeksel 4 is een U-vormlg orgaan 11 aangebracht. Een van het fluïdum A afgeleide stroom komt in Αχ bij een uiteinde van het U-vormige orgaan en verlaat dit orgaan weer bij A2 waar de stroom 10 wordt gemengd met het fluïdum A voor het drogen daarvan.

Thans zal een gewijzigde uitvoeringsvorm worden beschreven, welke een nog betere efficiëntie bezit, een eenvoudige constructie heeft en waarmede warmteuitwisseling mogelijk is tussen meer dan twee fluïdums.

In fig. 8 is een uitwisselaar met twee fluïdums weergegeven, waar-15 bij elk van de fluïdums respectievelijk is aangeduid met de letters A en B, terwijl de circulatierichting van de fluïdums is aangegeven door de pijlen. Het fluïdum A is bijvoorbeeld warme lucht en het fluïdum B water.

De uitwisselaar bestaat in wezen uit een holle spiraalvormige wand 20 101 welke verticaal is geplaatst en hier twee vlakken 101a en 101b (fig. 8 en 9) bezit. Deze wand is verkregen door twee roestvrij stalen platen op elkaar te plaatsen, bijvoorbeeld de platen 101a, 101b, en deze aan elkaar te lassen via een aantal lesplaatsen 102. De platen zijn vlak of van tevoren geruit. De lasplaatsen zijn bij voorkeur tot 25 stand gebracht door middel van weerstandslassen. Alle randen zijn vervolgens aan elkaar gelast, waarbij vanaf de lassen niet gelaste stroken overblijven die later na het vormen weer naar elkaar toe kunnen worden gebracht voor het tot stand brengen van de ruimte tussen de buitenvlakken van de holle wanden, zoals hierna nader zal worden 30 beschreven.

Ten gevolge van een sterke druk die tussen de twee platen, bijvoorbeeld hydraulisch, wordt aangebracht, wordt het opblazen verkregen op de niet-gelaste plaatsen, zoals kon worden gezien in fig. 9.

Er ontstaat dan een holle wand met twee vlakken welke talrijke verbin-35 dingspunten bezit tussen de twee vlakken. Om vervolgens de spiraalvormige vorm te verkrijgen, wordt eerst de ruimte tussen de platen gevuld met een produkt dat weer kan worden verwijderd, bijvoorbeeld een oplosbaar of sublimeerbaar zout. Als men deze maatregel niet zou nemen zouden de platen bij het buigen plat worden. Vervolgens worden de platen 40 gebogen, waarna het zout wordt verwijderd door oplossing of sublima- 80022 50 i J- 9 tie. -

De aldus verkregen spiraalvormige holle wand vormt een van keer-schotten voorziene baan 103 voor één van de fluïdums, bijvoorbeeld het fluïdum B.

5 Een andere werkwijze voor het verkrijgen van de spiraalvormige hol le wand, zonder gebruikmaking van zout, bestaat uit het vormen van de platen na het lassen door het uitoefenen van een trekkracht daarop gedurende het wikkelen. Deze trekkracht verhindert het samendrukken van de plaat die het zwakste gebied bezit. Het opblazen wordt dan tot stand 10 gebracht na het vormen, eventueel na uitgloeiïng.

De wand is zodanig spiraalvormig gevormd dat de windingen naar elkaar toe lopen terwijl in het midden een centrale opening 104 wordt vrijgelaten waarvan het nut hierna zal worden besproken. Er bestaat tussen de windingen een ruimte 105 waarin het andere fluïdum circu-15 leert, bijvoorbeeld het fluïdum A. Een deksel Cl dekt het bovenuiteinde van de inrichting af terwijl het onderuiteinde is afgedekt door een wand C2·

In het voorbeeld volgens fig. 8 is zeer schematisch een brander 106 weergegeven, welke centraal is geplaatst, om warme lucht tussen de win-20 dingen te laten doorlopen, terwijl het fluïdum B, bijvoorbeeld water, in de baan 103 van de holle wand wordt geleid via een buis 107, en deze baan weer verlaat via een buis 108. Het spreekt vanzelf dat aanzuigin-richtingen of persinrichtingen, van de al dan niet gebruikelijke soort, nodig zijn om de circulatie van de fluïdums te verkrijgen, doch deze 25 inrichtingen zijn eenvoudigheidshalve niet weergegeven.

Het zal duidelijk zijn dat het traject van de twee fluïdums noch geheel rechtlijnig noch geheel spiraalvormig is. Bovendien vormen de talrijke puntlassen voor het inwendige traject 103 een van stootplaten voorzien traject. Deze puntlassen vormen bovendien op de buitenvlakken 30 van de holle wand hobbels en uithollingen zodanig dat de ruimte 105 eveneens wervelingen in de circulatie van het fluïdum A veroorzaakt.

Deze zelfde werking op elke fluïdum is zeer gunstig voor de warmteuit-wisseling.

Het constructieve principe van de holle wand maakt het mogelijk om 35 verscheidene banen binnen de wand te vormen. Fig. 10 geeft een wand weer met twee banen, waarbij een tweede baan 109 is gevormd door middel van een derde plaat 101c die in hoofdzaak vlak is, waarvan de laspunten met de plaat 101a bijvoorbeeld twee keer zo dicht bij elkaar liggen als de laspunten van de baan 103. Hierdoor kunnen, als het fluïdum B be-40 staat uit water, tegelijkertijd water worden verkregen voor het verwar- 800 2 2 50 10 men en water met een lagere temperatuur, voor sanitair gebruik·

Fig. 11 geeft een warmteuitwisselaar volgens dé uitvinding weer waarbij de holle wand twee banen bezit. Aan de twee buizen 107, 108 uit het hiervoor gaande voorbeeld zijn twee buizen 110, 111 toegevoegd wel-5 ke overeenkomen met de baan 109 in fig. 10. Fig. 13 laat zien hoe de buizen 108, 111 respectievelijk zijn verbonden met de banen 103 en 109. Hier is de uitwisselaar verbonden met een brander 106 die centraal is geplaatst, en die zeer schematisch is weergegeven, en met een ventilator 112 die wordt aangedreven door een motor 113, aangebracht aan het 10 ondergedeelte van de wand 114 uit staalplaat, welke aan de zijkant de spiraalvormige ruimte afsluit en buiten de spiraal een uitlaatruimte vormt. De ventilator werkt via zijn opening 115. De fluldums in de bar· nen 103 en 109 worden vanzelfsprekend in beweging gezet door circula-tiepompen die zijn aangebracht op de buizen die zijn verbonden met de 15 buizen 107, 110 of 108. 111. Eenvoudigheidshalve zijn deze pompen niet weergegeven.

De ventilator 112 neemt niet alleen het gasvormige fluïdum mee maar ook het gecondenseerde fluïdum en/of de nevel aan het ondergedeelte van de inrichting. Dit gecondenseerde fluïdum kan eveneens worden afgevoerd 20 via een uitlaatbuisstomp 116, welke is voorzien van een verwijderbare afsluiting, welke verder niet is weergegeven.

Met 117 is zeer schematisch een buisstuk aangegeven welke naar de opening 115 van de ventilator een warmtestroom leidt afkomstig uit de spiraalvormige ruimte voor het verwarmen van de verzadigde dampen die 25 doordringen in de ventilator.

Zoals in het voorbeeld weergegeven in fig. 8 is een deksel C\ op het bovengedeelte van de inrichting aangebracht, maar in werkelijkheid is de afdichting aan de bovenzijde alsmede aan de onderzijde op een andere manier verkregen zoals weergegeven in fig. 12.

30 Men ziet dat bijvoorbeeld de tegenover elkaar liggende wanden 101b, 101c van de holle wand zijn verlengd, zijn gebogen en bijeen zijn gebracht, en vervolgens aan hun boven- en onderuiteinde aan elkaar zijn gelast of aan elkaar zijn gehaakt.

In de uitvoeringsvorm weergegeven in fig. 14 en 15 is de spiraal-35 vormige wand aan zijn uitlaatuiteinde zodanig gebogen dat een uitholling 118 wordt gevormd, welke een verbrandingskamer vormt voor een brander 106 die zeer schematisch is weergegeven. Anderzijds is de ventilator 112 met zijn motor 113 onder het centrale gebied 104 van de inrichting aangebracht.

40 Het oppervlak van de verbrandingskamer bij deze uitvoeringsvorm 800 22 50 - .♦ 11 evenals bij de uitvoeringsvorm van fig. 11 is bij voorkeur zodanig behandeld dat dit bij voorkeur zwart is. Het aldus behandelde oppervlak absorbeert gedeeltelijk de intensieve straling van de vlam van de brander, waardoor grotendeels de temperatuur van het materiaal van de bran-5 der wordt verlaagd en de levensduur daarvan wordt verhoogd.

Tenslotte toont fig. 16 een deel van de spiraalvormige wand waarin de tegenover elkaar liggende laspunten zijn doorboord in hun midden bij 119. Z’n inrichting laat scheuring toe van de grenslagen van het fluïdum dat circuleert tussen de windingen van de holle wand.

10 Bij wijze van voorbeeld ter illustratie van de uitvinding, waarbij er de nadruk op wordt gelegd dat de uitvinding daartoe niet is beperkt, hebben de platen uit roestvrij staal 101, 101b en 101c, welke aan elkaar zijn gelast in de punten 102, een dikte van tussen 0,3 en 0,8 mm, bij voorkeur in de orde van grootte van 0,4 mm, is de afstand tussen de 15 punten 102 tussen 15 en 50 mm, bij voorkeur in de orde van grootte van 35 mm voor de baan van het verwarmingswater, bedraagt het aantal windingen van de uitwisselaar tussen 2 en 10, bij voorkeur 4 of 5, bedraagt de afstand tussen de windingen tussen 10 en 30 mm en bedraagt de hydraulische druk, die wordt gebruikt om de in de holle wand overgehou-20 den banen voor het fluïdum B na het tot stand brengen van de laspunten, tussen 20 en 40 bar in de veronderstelling dat geen van de aan elkaar gelaste platen van tevoren is geruit, dat wil zeggen zodanig is vervormd dat drukverlagingen tot stand worden gebracht ter hoogte van de te vormen laspunten.

25 De plaatsruimte die de verkregen uitwisselaar in beslag neemt is veel kleiner dan die van de bekende uitwisselaars met vergelijkbare warmteuitwisselingsvermogens, waarbij het totale buitenvolume daarvan enige malen kleiner is dan die van de bekende uitwisselaars.

Opgemerkt wordt dat de hierboven aan de hand van de tekeningen 30 beschreven uitvoeringsvoorbeelden slechts bij wijze van voorbeeld zijn gegeven en dat de uitvinding zich tevens uitstrekt tot andere mogelijke uitvoeringsvormen welke vallen binnen het kader van de uitvinding. In plaats van de aanzuiginrichtingen zou men ook persinrichtingen kunnen gebruiken. De spiraalvormige wikkeling kan ook een variabele spoed bezitten voor het 35 optimaliseren van de warmteuitwisseling door verhoging van het ladingsverlies omgekeerd evenredig aan de temperatuurgradiënt van het fluïdum dat de warmte draagt. Tenslotte kan de afstand tussen de laspunten variabel zijn om de uitwisseling te verhogen door turbulentie naarmate de temperatuurgradiënt van het fluïdum dat circuleert 800 22 50 12 tussen de windingen van de holle wand daalt.

In de tekening zijn niet al deze varianten weergegeven, welke begrijpelijk zullen zijn zonder tekening. Ook kan men aan de wikkeling van de spiralen van de holle wand een konische vorm geven met de top 5 naar de bovenkant gericht zodat de spiraalvormige ruimte en de holle wand schuin liggen ten opzichte van de horizon, om de condensatie van de fluïdums en stromen van de condensator te vergemakkelijken.

800 2 2 50

Claims (20)

1. Warmteuitwisselaar bestemd voor het tot stand brengen van warm-teuitwisseling tussen ten minste twee fluïdums, met het kenmerk, dat de warmteuitwisselaar een van oorsprong vlakke wand bevat 5 die spiraalvormig is gevormd, met afsluitmiddelen welke zijn aangebracht aan z'n twee loodrecht op de genoemde wand staande uiteinden, zodat een spiraalvormige ruimte wordt gevormd voor het circuleren van één van de fluïdums tussen de windingen van de wand, terwijl middelen zijn aangebracht voor het circuleren van het andere fluïdum.

2. Warmteuitwisselaar volgens conclusie l,met het ken merk, dat de middelen voor het circuleren van het andere fluïdum bestaan uit een netwerk van buizen welke via hun beschrijvende lijnen zijn verbonden met de spiraalvormige wand en welke evenwijdig lopen aan een as waaromheen de genoemde wand is gewikkeld.

3. Warmteuitwisselaar volgens één der conclusies 1 en 2, m e t het kenmerk, dat de spiraalvormige wand op zijn oppervlak dat niet in aanraking staat met de buitenzijde holle of uitstekende onderbrekingen bezit voor het vormen van aantastranden voor de circulatie van het fluïdum in de spiraalvormige continue ruimte.

4. Warmteuitwisselaar volgens conclusie l,met het ken merk, dat de middelen voor het circuleren van het andere fluïdum zijn gevormd door de wand zelf, welke ten minste twee evenwijdige vlakken bezit die aan twee evenwijdige randen met elkaar zijn verbonden, zodat een holle wand wordt gevormd waardoorheen het genoemde fluïdum 25 kan circuleren.

5. Warmteuitwisselaar volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat obstakels zijn gevormd aan de binnenzijde en/of aan de buitenzijde van de holle wand zodat één of meer banen worden gevormd welke wervelingen veroorzaken.

6. Warmteuitwisselaar volgens conclusie 5, met het ken merk, dat de vlakken van de holle wand onderling met elkaar zijn verbonden in een aantal punten, bijvoorbeeld door lassen, zodanig dat een inwendige van stootvlakken voorziene baan tussen twee naburige vlakken wordt gevormd en tussen de windingen van de holle wand hobbels 35 en uithollingen.

7. Warmteuitwisselaar volgens één der conclusies 4 t/m 6, met het kenmerk, dat de spiraalvormige wand drie vlakken bezit zodanig dat twee inwendige spiraalvormige banen worden gevormd, waarbij de verbindingspunten van één systeem van twee vlakken op grote- 8002250 re afstand van elkaar liggen dan die van het andere systeem van twee vlakken, zodat de circulatlesnelheid in één baan verschillend is dan die in de andere baan.

8. Warmteuitwlsselaar volgens één der conclusies 4 t/m 6, 5 met het kenmerk, dat de spiraalvormige wand n-vlakken bezit zodanig dat n-1 inwendige spiraalvormige banen worden gevormd, waarbij de verbindingspunten van elk systeem van vlakken op een afstand van elkaar liggen die verschilt van die van de andere systemen, zodanig dat tussen alle systemen verschillende circulatiesnelheden worden verkre- 10 gen.

9. Warmteuitwisselaar volgens één der conclusies 4 t/m 8, met het kenmerk, dat de spiraalvormige wand verticaal is geplaatst en over zichzelf opnieuw is gesloten terwijl een aanzuigin-richting zijdelings aan het onderuiteinde daarvan is aangebracht zoda- 15 nig dat aan het ondergedeelte van de inrichting gecondenseerd fluïdum en/of nevel wordt meegenomen.

10. Warmteuitwisselaar volgens één der conclusies 4 t/m 8, met het kenmerk, dat de spiraalvormige wand verticaal is geplaatst en over zichzelf opnieuw is gesloten terwijl een aanzuigin- 20 richting is aangebracht onder het centrale gebied daarvan zodanig dat gecondenseerd fluïdum en/of nevel aan het ondergedeelte van de inrichting wordt meegenomen.

11. Warmteuitwisselaar volgens één der conclusies 4 t/m 10, met het kenmerk, dat de spiraalvormige wand verticaal is 25 geplaatst en over zichzelf opnieuw is gesloten terwijl een afvoerbuisstuk met een verwijderbare afsluiting is aangebracht aan het ondergedeelte daarvan zodanig dat geconcendseerd fluïdum aan het ondergedeelte van de inrichting kan worden afgetapt.

12. Warmteuitwisselaar volgens één der conclusies 4 t/m 11, 30 met het kenmerk, dat de af sluitmiddelen aan de twee uiteinden van de wand zijn gevormd door het met elkaar verbinden van de onderste en bovenste verlengingen van de tegenover elkaar liggen vlakken van de holle wand.

13. Warmteuitwisselaar volgens één der conclusies 4 t/m 12, 35 met het kenmerk, dat de centrale ruimte of het buitenste gebied van de verticaal geplaatste uitwisselaar is gevormd tot een verbrand ingskamer waarin een brander is geplaatst.

14. Warmteuitwisselaar volgens conclusie 13, met het kenmerk, dat het oppervlak van de wand van de verbrandingskamer zodanig 40 is behandeld dat de straling van de brandervlam kan worden geabsorbeerd 800 2 2 59 om de temperatuur van het materiaal van de brander te verlagen.

15. Warmteuitwisselaar volgens één der conclusies 6 t/m 14, met het kenmerk, dat ten minste bepaalde verbindingspunten van de vlakken van de holle wand in hun midden zijn doorboord zodat 5 grenslagen van het fluïdum dat circuleert tussen de windingen van de holle wand kunnen worden gescheurd.

16. Warmteuitwisselaar volgens êên der conclusies 1 t/m 15, met het kenmerk, dat middelen zijn aangebracht tussen de spiraalvormige ruimte en de aanzuiginrichting voor het leiden naar de 10 laatstgenoemde van de warmtestroom ter verwarming van de verzadigde dampen die doordringen in de aanzuiginrichting.

17. Warmteuitwisselaar volgens êên der conclusies 1 t/m 16, met het kenmerk, dat de spiraalvormige wikkeling van de holle wand een variabele spoed bezit ter optimalisering van de warmte- 15 uitwisseling door vergroting van het ladingsverlies omgekeerd evenredig aan de temperatuurgradiënt van het fluïdum dat circuleert tussen de windingen van de holle wand.

18. Warmteuitwisselaar volgens één der conclusies 6 t/m 17, met het kenmerk, dat de afstand tussen de verbindingspun- 20 ten van de holle wand variabel is ter verhoging van de uitwisseling door turbulentie naarmate de temperatuurgradiënt van het fluïdum, dat circuleert tussen de windingen van de holle wand, daalt.

19. Warmteuitwisselaar volgens één der conclusies 4 t/m 18, met het kenmerk, dat deze is verkregen doordat: twee of 25 verscheidene platen op elkaar worden geplaatst, deze platen via talrijke puntlassen met elkaar worden verbonden, de randen van de platen aan elkaar worden gelast, een druk wordt aangebracht tussen de platen, de ruimte tussen de platen wordt gevuld met een produkt dat kan worden verwijderd, de platen worden gebogen en het hierboven genoemde produkt 30 wordt verwijderd.

20. Warmteuitwisselaar volgens één der conclusies 4 t/m 18, met het kenmerk, dat deze is verkregen doordat: twee of meer platen op elkaar worden geplaatst, deze platen via talrijke puntlassen met elkaar worden verbonden, de randen aan elkaar worden gelast, 35 een trek op de platen wordt uitgeoefend gedurende het vormen tot een spiraal, en een druk wordt aangebracht tussen de platen voor het opblazen daarvan. 800 22 50