DE3505789A1 - Spiralwaermetauscher - Google Patents

Description

9514/me/sn

Patent- und Gebrauchsmusterhilfsanmeldung Herr Paul Grote, Hauptstr. 52, 2901 Priedrichsfehn Spiralwärmetauscher

Die Erfindung betrifft einen rekuperativen Spiralwärmetauscher, mit in Spiralform verlaufenden Trennwänden zwischen den das ausnutzbare Temperaturgefälle aufweisenden fluiden Stoffströmen, wobei zwei zueinander benachbarte Trennwände jeweils j* einen Strömungskanal für einen der beiden Stoffströme zwischen * sich einschließen und der zwischen zwei Strömungskanälen befindliche Spiralraum den Strömungsweg für den jeweils anderen Stoffstrom bildet.

Spiralwärmetauscher sind bekannt. Derartige Wärmetauscher mit spiralförmig angeordneten Strömungskanälen lassen sich mit Vorteil im Gegenstromprinzip betreiben und ermöglichen dabei große Austauschflächen auf kleinem Raum.

Ein Spiralwärmetauscher hat jedoch den Nachteil, daß die in einer Spirale liegenden und somit verhältnismäßig langen Strömungswege zu hohen Druckverlusten führen. Lange Strömungswege erschweren auch die sichere Abdichtung des Wärmetau- schers. Seine Reinigung ist problematisch und der Betrieb mit höheren Druckdifferenzen erfordert einen überdurchschnittli-

chen Konstruktions- und Bauaufwand.

Die vorgenannten Nachteile haben dazu geführt, daß sich Spiralwärmetauscher bisher nicht durchsetzen konnten. ,

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Spiralwärmetauscher so auszubilden, daß die genannten Nachteile nicht auftreten.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst worden, daß die Spirale durch Anordnung mehrerer Strömungskanäle als mehrgängige bzw. mehrarmige Spirale ausgebildet ist.

Bei einem derartig ausgebildeten Spiralwärmetauscher kann jeder Stoffstrom auf die Spiralarme aufgeteilt werden, mit dem Vorteil, daß entweder die spiralförmigen Strömungskanäle zwischen Eintritt und Austritt des jeweiligen Stoffstroms relativ kurz sind, oder ein entsprechend höherer Durchsatz möglich ist, wobei beide Vorteile ohne Verkleinerung der eigentlichen Wärmeaustauscherfläche erreicht werden, deren Abmessung der erreichbaren Größenordnung der Leistung eines Wärmetauschers angepaßt sein muß. Ein erfindungsgemäß ausgebildeter Spiralwärmetauscher kann somit die volle Leistung, für die er ausgelegt ist, aufgrund der gegebenen Wärmetauscherfläche erbringen, ohne daß die Nachteile bisher üblicher Spiralwärmetauscher herkömmlicher Bauart in Kauf zu nehmen sind.

Ein mit einer mehrgängigen Spirale ausgebildeter Wärmetauscher weist auch den Vorteil auf, daß er einfach hergestellt werden kann, da die einzelnen Strömungskanäle relativ kurz sind und demzufolge das Biegen der Trennwände in die Spiral-

form auch einfach ist, weil die einzelnen Windungen nur wenig ineinander liegen.

Nach einer Weiterbildung wird der Spiralwärmetauscher nodh dadurch verbessert, daß er aus zwei mehrgängigen Spiralen besteht, die einander entgegengesetzten Drehsinn aufweisen.

Durch diese Maßnahme lassen sich die Bauabmessungen der Spiralen noch weiter verringern und relativ große Wärmetauscherflächen auf engstem Raum unterbringen. Jeder Strömungskanal innerhalb einer der Spiralen kann noch kürzer sein, da die Gesamtlänge eines jeden Strömungskanals durch seinen Verlauf innerhalb beider Spiralen vorgebbar ist. Durch die Verbindung von zwei gegenläufigen Spiralen erhält jeder Strömungskanal einen etwa S-förmigen Verlauf, wobei die S-Bögen jeweils innerhalb einer der Spiralen liegen.

Diese Art der Spiralbildung der Wärmetauscherflächen erleichtert deren Herstellung und ermöglicht eine verhältnismäßig kostengünstige Fertigung. Die Spiralen sind vorzugsweise z. B. aus hochkant nebeneinanderstehenden Blechbändern gebogen, wobei jeweils zwei Blechbänder zwischen sich einen Strömungskanal einschließen, der oben und unten durch eine Abdeckung, z.B. äußere Gehäusewände, verschlossen ist.

■Beide Spiralen können somit in vorteilhaft einfacher Weise in einem geschlossenen Gehäuse angeordnet sein. Der Wärmetauscher ist dadurch ein besonders kompaktes Bauteil, das hohen Leistungsanforderungen genügt. Die Verwendung in klimatechnischen Anlagen und sonstigen Einsatzgebieten ist denkbar, wobei

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insbesondere das Gebiet niedriger Abwärmetemperaturen bei Gasen in Frage kommt.

Die Zuström- und Abströmöffnungen sind jeweils in einem dem Zentrum der Spiralen entsprechenden Gehäusebereich angeordnet. Entsprechende Leitungsanschlüsse, z.B. Anschlußstutzen können vorgesehen werden.

Ein Ausführungsbeispiel, aus dem sich weitere erfinderische Merkmale ergeben, ist in der Zeichnung dargestellt. | Die Zeichnung zeigt eine schematische Schnittansicht eines : Spiralwärmetauschers mit einer unteren Gehäusewand 1 und ka- \ stenförmigen Seitenwänden 2. Bei diesem Ausführungsbeispiel j

sind die Wärmetauscherflächen in der gezeigten Weise spiralför- " ! mig angeordnet, über Zuströmöffnungen 3 - 3¹¹¹ kann ein Stoff- ' strom zugeführt werden. Da vier Zuströmöffnungen vorhanden sind, und an jede der Zuströmöffnungen 3 - 3¹¹¹ jeweils ein Strömungskanal 4 - 4¹¹¹ angeschlossen ist, verteilt sich der zugeführte Stoffstrom auf die vier Strömungskanäle, die von jeweils zwei nebeneinanderliegenden Trennwänden 5, 6, hier am Beispiel des Strömungskanals 4 bezeichnet, begrenzt werden.

Die Strömungskanäle 4 - 4¹¹¹ sind spiralförmig ineinandergelegt und bilden somit eine mehrgängige, im Uhrzeigersinn verlaufende Spirale. Zwischen den einzelnen Strömungskanälen 4 4¹¹¹ befinden sich freie Spiralräume, die ebenfalls als Strömungskanäle für einen zweiten Stoffstrom dienen, der durch die Öffnung 9 geleitet wird.

Dieser zweite Stoffstrom wird über eine einzige Zuström-

öffnung größeren Durchmessers, die in der linken, gegen den Uhrzeigersinn gewundenen Spirale angeordnet ist und mit 7 bezeichnet ist, zugeführt. Diese zweite Spirale weist die Ab-* Strömöffnungen 8 - 8¹¹¹ auf, über die der erste Stoffstrom, der über die Zuströmöffnungen 3 - 3¹¹¹ der rechten Spirale eintritt, wieder abgeleitet wird. Die Abströmöffnung 8 befindet sich somit am Ende des Strömungskanals 4, der von der Zuströmöffnung 3 abgeht. Die verbleibenden, jeweils einander zugeordneten Zuström- und Abströmöffnungen 3¹ - 3¹¹¹ und 8' - 8'¹¹ weisen jeweils den gleichen Index auf.

Der über die größere Zuströmöffnung 7 in der linken Spirale zuströmende zweite Stoffstrom tritt in durch Pfeile schematisiert angedeuteten Bereichen in die Spiralräume zwischen den Strömungskanälen ein und strömt durch die Spiralräume zur rechten Spirale und somit im Gegenstrom zu dem der rechten Spirale zugeführten Stoffstrom, wo er durch die dort befindliche Abströmöffnung 9 wieder aus dem Gehäuse des Wärmetauschers aus-" tritt.

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Claims (1)

1. Ansprüche:

   (1.»
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   Rekuperativer Spiralwärmetauscher mit in Spiralform verlaufenden Trennwänden zwischen den das ausnutzbare Temperaturgefälle aufweisenden fluiden Stoffströmen, wobei zwei zueinander benachbarte Trennwände jeweils einen Strömungskanal für einen der beiden Stoffströme zwischen sich einschließen und der zwischen zwei Strömungskanälen befindliche Spiralraum den Strömungsweg für den jeweils anderen Stoffstrom bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die Spirale durch Anordnung mehrerer Strömungskanäle (4, 4¹, 4¹¹, 4¹¹¹) als mehrgängige, bzw. mehrarmige Spirale ausgebildet ist.

   ^Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er aus zwei mehrgängigen Spiralen besteht, die einander entgegengesetzten Drehsinn aufweisen.

   3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß beide Spiralen in einem geschlossenen Gehäuse angeordnet sind.

   4. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Zuström- und Abströmöffnungen (3 3¹¹¹ und 8 - 8¹·¹; 7 und 9) jeweils im dem Zentrum der Spiralen entsprechenden Gehäusebereich angeordnet sind.

   5. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede Spirale aus hochkant nebeneinanderstehenden Blechbändern gebogen ist. '