【背景技术】
通常，通过卷绕操作制造螺旋式热交换器。将两个片材(sheet)在各自端部焊合在一起，其中焊接接头将被包含在在片材的中心部分。通过使用可缩回的芯轴等将两个片材彼此卷绕来形成螺旋形片材元件，以便划分出两个独立的管道或流道(flow channel)。将距离部件连接到片材上，距离部件具有对应于流道宽度的高度。
撤回芯轴后，在螺旋形元件的中心形成了两个入口/出口通道。通过片材的中心部分将这两个通道彼此分开。将壳体焊接到该螺旋形元件的外周上。处理该螺旋形元件的侧端部，其中可以采用多种方式在两个侧端部侧向地封闭螺旋形流道。典型地，将盖附接到每个端部上。其中一个盖可以包括两根连接管，这两根连接管伸进中心并与两个流道中相应的一个连通。在螺旋形流道的径向外端，将各自的集管焊接到壳体或螺旋形元件上而形成对于各自流道的出口/入口部件。备选地，使用一个单独片材来制造热交换器。
为了能清洁螺旋式热交换器，在过去已经使用了不同的解决方案。在GB-A-2140549中公开了具有带中心螺旋体的中心通道体的热交换器。盖板是中心通道体两侧上的凸缘。螺旋式热交换器的流道由此易于接近来进行清洁。在另一文件US-A-4546826中公开了常规的螺旋式热交换器，其具有包含三个部分的壳体，即中间部分和两个部分。端部的凸缘被附接到中间部分的相应凸缘上。
在GB-A-1260327中公开了具有置于壳体内的螺旋管状卷绕部件的热交换器。所述壳体具有上部和下部，通过凸缘和螺栓将它们进行连接。
常规的螺旋式热交换器有一个问题是，当螺旋体被焊接到螺旋式热交换器的盖或壳体上时，如果它被磨损，则该类螺旋式热交换器不能更换由片材形成的螺旋体。
【发明内容】
本发明的目的是为了克服现有技术的螺旋式热交换器的上述问题。更具体地，其目的在于螺旋式热交换器，该螺旋式热交换器的壳体相对于螺旋体被灵活地(flexible)布置，其中螺旋体可以是不需要繁重工作而能用新螺旋体更换的备件，其中该螺旋式热交换器的零件能被并行制造，并且其中螺旋体将易于接近进行清洁。
通过具有以下特征的螺旋式热交换器实现了该目的，该螺旋式热交换器包括由被卷绕以形成螺旋体的至少一个螺旋形片材形成的螺旋体，其至少形成用于第一介质的第一螺旋形流道和用于第二介质的第二螺旋形流道，其中该螺旋体被大体上圆柱形的壳体包围，该壳体设有与第一流道和第二流道连通的连接元件，其中该壳体包含至少两个壳体部分，并且该螺旋体在其外周表面上设有至少一个被固定附接的凸缘，所述至少两个壳体部分被灵活地附接到所述凸缘上。
根据本发明的其他方面，螺旋体的凸缘被对称地布置在该螺旋体的中心，其具有从至少一个凸缘至该螺旋体端部相等的距离。
根据本发明的另一方面，螺旋体的凸缘被不对称地布置在该螺旋体的外周上，其具有从至少一个凸缘至该螺旋体端部不同的距离。
该螺旋体的至少一个凸缘将螺旋式热交换器的最外部空间划分成至少两个空间，最外部空间由螺旋体的外周和在相对于螺旋体端部的凸缘位置处的至少两个壳体部分限定。
沿螺旋体外周的凸缘位置使得能够控制螺旋式热交换器的介质流速。
根据本发明的另一方面，每个壳体设有与两个流道之一连通的两个连接元件，并且每个壳体在其外周表面上设有一个连接元件并且设有布置于它的端面之一上的一个连接元件用于与两个流道之一连通。
根据本发明的另一方面，所述至少两个壳体部分均设有被布置于所述至少两个壳体部分的开口端处的凸缘，用于将该壳体部分固定附接到螺旋体的凸缘上。所述两个壳体部分的凸缘被布置，以便所述两个壳体部分能相对于螺旋体被独立地附接和/或拆卸。
根据本发明的其他方面，螺旋式热交换器还设有垫圈，其被灵活地布置于螺旋体端部和壳体部分的封闭端部的内表面之间。螺旋式热交换器还设有另一组垫圈，其被布置于壳体部分的凸缘和螺旋体的凸缘之间。
本发明的另一个目的是提供螺旋式热交换器，其能被容易地用于增加的容量和增加的热长度的需求。
通过串联或并联布置的螺旋式热交换器系统实现了该目的，其中该螺旋式热交换器包括由被卷绕以形成螺旋体的至少一个螺旋形片材形成的螺旋体，其至少形成用于第一介质的第一螺旋形流道和用于第二介质的第二螺旋形流道，其中螺旋体被大体上圆柱形的壳体包围，所述壳体设有与第一流道和第二流道连通的连接元件，其中所述壳体包含至少两个壳体部分，并且螺旋体在其外周表面上设有至少一个被固定附接的凸缘，所述至少两个壳体部分被灵活地附接到所述凸缘上。
从从属权利要求和说明书，本发明的其他方面是显而易见的。
【具体实施方式】
螺旋式热交换器包括至少两个螺旋形片材，它们沿围绕共同中心轴的各自的螺旋形路径延伸并形成至少两个螺旋形流道，这两个螺旋形流道大体上彼此平行，其中每个流道包含径向外孔和径向内孔，径向外孔使得各自的流道和各自的入口导管/出口导管之间连通并且位于相对于中心轴的各自流道的径向外部，径向内孔使得各自的流道和各自的入口室/出口室之间连通，以便每个流道允许热交换流体相对于中心轴沿大体上正切方向流动，其中中心轴在径向内孔处延伸穿过入口室/出口室。将距离部件附接到片材上，距离部件具有对应于流道宽度的高度。
在图1中显示了根据本发明的螺旋式热交换器1的分解视图。螺旋式热交换器1包括螺旋体2，采用常规方式通过围绕可缩回芯轴卷绕两个金属片材形成螺旋体2。这些片材设有被附接到片材上或形成在片材表面上的距离部件(未显示)。距离部件用于在片材之间形成流道并且具有对应于流道的宽度的高度。在该图中，仅示意地显示出了具有若干卷绕的螺旋体2，但是显然它可以包含更多的卷绕，并且这些卷绕是从螺旋体2的中心形成并一直向外至螺旋体2的外周。已经在螺旋体2外周的中心或中间部分上附接了凸缘3。用壳体4包围螺旋体2，其包含两个单独的壳体部分4a和4b。壳体部分4a和4b各包围螺旋体2的一半。通常通过焊接将凸缘3附接到螺旋体2上，但也可能通过其它方式。
将壳体部分4a形成为具有开口端5a的圆柱体，开口端5a设有凸缘6a，凸缘6a对应于螺旋体2的凸缘3并使得壳体部分4a能被附接到凸缘3上。壳体部分4a的另一端部7a被封闭，其具有在中心上被附接到壳体部分4a的端部7a的第一连接元件8a。将第二连接元件9a附接到壳体部分4a的外壳上。壳体部分4b大体上与壳体部分4a相同，其具有带有凸缘6b的开口端、带有第一连接元件8b的封闭端部7b、以及附接到壳体部分4b的外壳上的第二连接元件9b。连接元件8a-8b和9a-9b通常是被焊接到壳体部分上的，并且均设有凸缘用于将螺旋式热交换器1连接到系统的管道装置上，螺旋式热交换器1是该系统的一部分。
螺旋式热交换器1还设有垫圈10a、10b，每个垫圈被分别布置在螺旋体2的端部11a、11b和壳体部分4a、4b的封闭端部7a、7b的内表面之间，以将流道彼此封闭。能将垫圈10a、10b形成为与螺旋体2的螺旋形类似的螺旋形，然后将其挤压到螺旋体2的各个卷绕上。备选地，将垫圈10a、10b挤压到螺旋体2和壳体部分4a、4b的封闭端部7a、7b的内表面之间。只要能达到密封效果，也能以其他方式配置垫圈。在壳体部分4a、4b的凸缘6a、6b和螺旋体2的凸缘3之间设有另一组垫圈(未显示)。
壳体部分4a、4b通常被附接到螺旋体2上，即通过常见的接头(例如螺栓连接件、夹件连接件等)将壳体部分4a、4b的凸缘6a、6b附接到螺旋体2的凸缘3上。还可能使用用于壳体部分的凸缘6a、6b的单独接头来附接到螺旋体2的凸缘3上，以便能将壳体部分4a、4b单独地安装到螺旋体2上或从螺旋体2上拆下。
在图2中显示了根据本发明的螺旋式热交换器1的截面视图。
尽管没有提到，但是螺旋体的外表面通常设有支撑壳体内表面的柱螺栓(stud)或距离部件以抵抗螺旋式热交换器的工作流体的压力，这对于本领域的技术人员来说是显而易见的。
螺旋式热交换器1的功能性如下：第一介质通过形成为入口的第一连接元件8a进入螺旋式热交换器1，其中第一连接元件8a连接到管道装置。第一连接元件8a与螺旋体2的第一流道连通，而第一介质通过第一流道被运送至形成为出口的第二连接元件9a，第一介质在该处离开螺旋式热交换器1。将第二连接元件9a连接到管道装置用于进一步运送第一介质。
第二介质通过形成为入口的第二连接元件9b进入螺旋式热交换器1，第二连接元件9b被连接到管道装置。第二连接元件9b与螺旋体2的第二流道连通，而第一介质通过第二流道被运送至形成为出口的第一连接元件8b，第二介质在该处离开螺旋式热交换器1。将第一连接元件8b连接到管道装置用于进一步运送第二介质。
在螺旋体2的内部，在第一和第二介质之间将发生热交换，以便使一种介质被加热而另一种介质被冷却。取决于螺旋式热交换器1的具体用途，将改变两种介质的选择。在以上内容中，已说明为两种介质以相反的方向通过螺旋式热交换器进行循环，但是显然它们也可以以平行的方向进行循环。
为了增加根据本发明的螺旋式热交换器的容量，能并联连接几个螺旋式热交换器，见图3a和3b。在图3a中，已经并联连接了两个螺旋式热交换器1a、1b，中间部分20被布置在两个螺旋式热交换器1a、1b之间。中间部分20用作用于两个螺旋式热交换器1a、1b的介质之一的出口连接件。在图3b中，已经并联连接了三个螺旋式热交换器1a、1b和1c，第一中间部分20被布置在两个螺旋式热交换器1b和1c之间，而第二中间部分30被布置在两个螺旋式热交换器1a和1b之间。第一中间部分20用作用于两个螺旋式热交换器1b和1c的两种介质中第一介质的出口连接件，而第二中间部分30用作用于两个螺旋式热交换器1a和1b的两种介质中第二介质的入口连接件。
为了增加根据本发明的螺旋式热交换器的热长度，能串联连接若干个螺旋式热交换器，见图4a和4b。对于螺旋式热交换器的某些应用来说，增加的热长度是被期望的，其中在介质之间的热传递需要更长的时间。在图4a中，已经串联连接了两个螺旋式热交换器1a和1b。螺旋式热交换器1a和1b被布置，以便对于第一介质来说，第一螺旋式热交换器1a的出口连接件被直接连接到第二螺旋式热交换器1b的入口连接件，而对于第二介质来说，第一螺旋式热交换器的出口连接件通过管50被连接到用于第二介质的第二螺旋式热交换器1b的入口连接件。
在图4b中，已经串联连接了三个螺旋式热交换器1a、1b和1c。与两个螺旋式热交换器被串联连接时的情况类似，螺旋式热交换器1a和1b被布置，以便对于第一介质来说，第一螺旋式热交换器1a的出口连接件被直接连接到第二螺旋式热交换器1b的入口连接件，而对于第二介质来说，第一螺旋式热交换器1a的出口连接件通过管50被连接到用于第二介质的第二螺旋式热交换器1b的入口连接件。此外，第三螺旋式热交换器1c被布置，以便用于第一介质的第二螺旋式热交换器1b的出口连接件通过管60被连接到第三螺旋式热交换器1c的入口连接件。用于第二介质的第二螺旋式热交换器1b的出口连接件被直接连接到第三螺旋式热交换器1c的入口连接件。
尽管只显示了并联或串联连接的两个或三个螺旋式热交换器1，但显然如果螺旋式热交换器的具体应用有此需要，则还能连接更多的螺旋式热交换器，并且本发明不局限于所示的实施方式。
在图5a中公开了根据本发明的螺旋式热交换器1的正常配置。在图5b中公开了本发明的另一实施方式，其中凸缘3被不对称地附接或安装到螺旋式热交换器1的螺旋体2上，在于从凸缘3到螺旋体2的两个端部的距离是不相等的。在图5c中公开了该实施方式的替代配置，其中在螺旋式热交换器1上的螺旋体2的两个凸缘3a、3b之间设有中间壳体4c。与如上所述的类似，壳体部分4a、4b被附接到螺旋体2上。尽管如图5c中所示，似乎壳体部分4a、4b的长度是相等的，但是显然能将它们如图5b中的壳体部分4a、4b进行配置，以便凸缘3a、3b到螺旋体2的两个端部的距离是不相等的。
通过如图5b中所示的使凸缘3从螺旋体2的中心改变位置或通过如图5c中所示的使两个凸缘3a、3b带有中间壳体4c，能够改变“最终转弯”的体积，即在壳体部分4a、4b和螺旋体2的外周之间的空间，因此能控制介质在“最终转弯”中的速度。当介质具有一个临界速度或当对具有临界速度的两种流体使用中间壳体4c时，这将是有利的(见图5c)。
由于凸缘将螺旋体的外表面或外周划分成两个单独的室，所以介质的分布将会由于介质将只须分布在螺旋体的一半长度上而被改善。
由于根据本发明的螺旋式热交换器的壳体被设置为两个分离并且独立的壳体部分，因此对两个壳体部分使用不同的材料是可能的。
通过使连接元件仅附接到壳体而不与螺旋体接触(否则将是螺旋式热交换器的正常结构)的优势是明显地降低了热疲劳或应力。
根据本发明的螺旋式热交换器的诸多优点为易于清洗、螺旋体能被更换，螺旋体的易于更换使得几乎能够进行连续生产，并且由于壳体和螺旋体能被并行制造，因此螺旋式热交换器的制造更快速和廉价。
在上述说明中，已经将术语“连接元件”用作连接到螺旋式热交换器的元件，并且更具体地是连接到螺旋式热交换器的流道的元件，但是应理解连接元件为连接管或类似部件，其典型地被焊接到螺旋式热交换器上并且可以包含用于将其他管道装置连接到连接元件上的手段。
本发明不局限于如上所述的和附图所示的实施方式，而能以任何方式在所附权利要求所限定的本发明范围内进行补充和修改。