BE1003417A7 - Tegenstroom-platenwarmtewisselaar. - Google Patents

Abstract

Platen-warmtewisselaars kunnen o.m. worden gebruikt voor de recuperatie van ventilatiewarmte, waarbij tegenstroom te verkiezen is boven kruisstroom. Dit wordt gerealiseerd met een stapeling van nagenoeg zeshoekige platen ((1),(2),fig 1) bv. in thermoplastische kunststof, die een bijzonder relief hebben meegekregen door vacuumvorming (zie fig 1, fig 2). De twee fluidumstromen worden daarbij zo geleid dat tegenstroom ontstaat in een centrale zone (5,7,8,10), kruisstroom in twee driehoekige zones (5,6,7) en (8,9,10) (zie fig 2). De dichting van de spleetranden wordt enerzijds gerealiseerd door in mekaar passende uitstulpingen ((11),fig 1) die nadien thermisch worden vlak geperst en gelast, daar waar een volledig dichte wand vereist is. Waar echter beurtelings open en gesloten spleten nodig zijn gebeurt de dichting door een kam (13) die past in een gleuf (12) in de naburige plaat-en vice versa (zie fig 1, fig 2). Voor hoge temperaturen worden bv. metalen platen gebruikt die in reliëf geperst worden, en i.p.v. de uitstulpingen (11) haaks omgevouwen zich overlappende randen (11') krijgen die door solderen of lijmen worden bevestigd (zie fig 3).

Description

   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  Tegenstroom Platenwarmtewisselaar De voorliggende uitvinding betreft een platen-warmtewisselaar, die gekarakteriseerd wordt door een bijzonder ontwerp en de daarmee verbonden   fabrissagemethode.   



  Ondermeer in de ventilatie en klimaatregeling worden verschillende materialen en   fabriqagemethoden   gebruikt inzake platenwarmtewisselaars. 



  Zo vindt men : metalen geperste platen, mechanisch geklemd tussen elastische dichtingen, glazen platen met (eventueel gelijmde) dichtingstrippen en afstandhouders met passende dikte ; holle getrokken plastic platen die naast elkaar worden gezet ; stapelingen van vlakke platen, met tussenin platen met een passend relief enz. 



  Voor lucht/lucht wisselaars in het comfortdomein gebruikt men vaak   kruisstroom,   wat met de gebruikte technieken gemakkelijker realiseerbaar is dan tegenstroom. 



  Deze uitvinding presenteert een (gedeeltelijk) tegenstroom platenwisselaar bestaande uit een stapeling van platen bv. in een geschikte thermoplastische kunststof, met een bijzonder relief, die worden geassembleerd   o. m.   door thermisch lassen. 



  Zo nodig kunnen ook metalen platen worden toegepast, uiteraard met een aangepaste fabricagetechniek. 



  Een en ander wordt toegelicht in de navolgende tekst met   bijhorend   figuren. Deze laatste zijn schematisch gehouden, en dienen ter illustratie, zonder dat het concept tot de gegeven voorbeelden is beperkt. 



  Fig.   l   toont, in schematisch aanzicht en doorsneden, een plaat   (1)   zoals gebruikt in de hier voorgestelde warmtewisselaar. 



  Dit is de zogenaamde linkse versie. Daarnaast is er ook een rechtse versie (2) : gewoon het spiegelbeeld van (1). 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 



  De platen (1) en (2) zijn nagenoeg zeshoekig, met hoekpunten   (5, 6, 7, 8, 9, 10).   Ze krijgen een geschikt relief dat is op te delen in verschillende zones. Naast twee driehoekige zones (5, 6, 7) en (8, 9, 10) en een centrale rechthoekige zone   (5, 7,     8, 10) zijn   er de randzones (7, 8) en (5, 10), (6, 7) en   (9, 10)   en tenslotte (5, 6) en (8, 9). Hierop wordt later verder ingegaan. 



  Fig. 2 laat zien hoe een warmtewisselaar wordt samengesteld door een stapeling van beurtelings linkse en rechtse platen (1) en (2), zodat daartussen alternerend spleten (3) en (4) ontstaan die doorgang zullen geven aan twee gescheiden fluidum stromen. Daartoe moeten natuurlijk in elke spleet (3) bv, een ingang (bv. 5, 6) en een   uitgang (8, 9)   beschikbaar zijn, terwijl de andere randzones   (6, 7) (7, 8), (5, 10)   en   (10, 9)   gesloten moeten zijn, terwijl de platen op een regelmatige afstand (B) moeten gehouden worden. Dit kan door een geschikt relief van deze platen. 



  De randzones (7, 8) en (5. 10) krijgen daartoe een V-vormige uitstulping (11) (zie fig. l) die ruim hoger is dan de spleetbreedte BJ en natuurlijk identiek voor   beide plaattypen (l)   en (2). Deze uitstulpingen met licht konische dwarsdoorsnede passen dus in mekaar en verzekeren zo een correcte relatieve positionering van de platen bij het stapelen. 



  Maar er is meer : een volledig pakket platen wordt nu door twee stijve eindplaten keurig in vorm gehouden en met de randen (7, 8), nadien (5, 10) neergezet op een vlakke warmplaat. 



  Hierdoor worden de plaatranden opgewarmd, ze gaan vervormen, en tenslotte worden de uitstulpingen (11) langsheen (7, 8) nadien   (5, 10) vlak   geperst en onderling gelast. Zo wordt het hele pakket een stijf geheel, met   vlakke, stevige zijwanden (7, 8)   resp. (5, 10) die de spleten (3) en (4) volledig afsluiten. 



  De randen (6, 7), (9, 10) van de spleten (3) (en de randen   (5, 6),   

 <Desc/Clms Page number 3> 

   (8, 9) van de spleten (4)) moeten heel anders behandeld worden want de naburige spleten (4) (resp. (3)) moeten open blijven. 



  De dichting gebeurt hier door het in mekaar grijpen (tijdens het. stapelen) van een kam (13) op een plaat (2) in een gleuf (12) in de naburige plaat (1) en vice versa (Zie fig l, fig 2). 



  Het relief van de gleuf (12) en de daarin passende kam (13) is beperkt tot de af te dichten spleetbreedte B, zodat inderdaad de naburige spleten open blijven. 



  De zo gerealiseerde mechanische dichting is in vele gevallen voldoende indien de platen (1) en (2) behoorlijk op hun plaats gehouden ensgesteund worden. Zo nodig (bv. i. v. m. hoge fluidumdrukverschillen) wordt de dichtheid verbeterd door lijmen van de kammen (13) in de gleuven (12), of door koud lassen d. m. v. een geschikt, eventueel verdund solvent. 



  Om de platen op een passende afstand (B) te houden en behoorlijk te ondersteunen krijgen de driehoekige zones (5, 6, 7) en (8, 9, 10) een relief dat schuine instroming toelaat zoals aangegeven. Men kan bv. kammen (14) voorzien, parallel met de voornoemde gleuven (12). 



  In de rechthoekige centrale zone (5, 7, 8, 10) anderzijds wordt een relief gebruikt dat doorstroming in de richting van (5- 7) naar (8-10) toelaat (of omgekeerd), en dat tegelijk een behoorlijke onderlinge ondersteuning van de platen garandeert. 



  Licht zig-zaggende V-gleuven zijn hiertoe zeer geschikt : ze worden zò gevormd, dat de gleuven van naburige platen elkaar kruisen (zie fit. lez In de hoekpunten 6 en 9 krijgen de platen (1) en (2) een extra lip (16). Na het stapelen, en het lassen van de randen (5, 10) en (7, 8) zoals hoger beschreven worden de lippen (16) haaks omgevouwen zodat ze mekaar overlappen, en thermisch gelast zoals de randen (7, 8) en (5, 10). Dit laat een correcte lucht-   

 <Desc/Clms Page number 4> 

 dichte montage boe in bv. een luchtbehandelingsunit. 



  Een metalen   uitvoering   van de platen   (1)   (2) wordt geillustreerd met de doorsnede BB in fig. 3. Het plaatrelief is heel vergelijkbaar met wat in fig. l is getoond, behalve dat hier de uitstulpingen (11) zijn vervangen door een haakse vouw (11') die een behoorlijke overlapping met de naburige platen verzekert. Bevestiging kan hier gebeuren door zachtsol-deren of lijmen. 



  Een platenpakket zoals beschreven vertoont nu   een   vlak met   sp1eetingangen   (5, 6) van de spleten (3),   een   vlak met spleetuitgangen (8, 9) voor diezelfde spleten (3), en anderzijds   een   vlak met ihgangen (9, 10) voor de spleten (4),   een   vlak met uitgangen (6, 7) voor diezelfde spleten (4). 



  Men bekomt dus een platenwarmtewisselaar met dominant tegenstroom in de centrale zone (5, 7, 8, 10), en plaatselijk kruisstroom in de driehoekige   in-en uitlaatzones (5, 6, 7)   en   (8, 9, 10).    



  Mogelijke toepassingsgebieden liggen ondermeer in de comfortklimaatregeling, zoals : - recuperatie van ventilatiewarmte - warmte recuperatie bij het drogen van lucht door oppervlakte- condensatie - luchtkoeling door vrije verdamping in warme en droge klimaten. 



  De voordelen liggen in de hoge prestaties voor een geringe kostprijs. 



  De hoge prestaties (rendement) hangen samen met het tegenstroomkarakter, dat nog wordt versterkt waar men slechtgeleidend   kunastofmateriaal   gebruikt. 



  In verband met aanvriezen kan worden aangestipt dat 

 <Desc/Clms Page number 5> 

 een tegenstroomapparaat beter tegen aanvriezen weerstaat dan een kruisstromer met vergelijkbaar rendement, dit omwille van de grotere gelijkmatigheid van de uitgaande luchtconditie bij de tegenstromer. 



  Of andersom : : bij gelijk aanvriezingsgedrag kan de tegenstromer een hoger rendement halen - dit met minder   oppervlak, (en kost ?).   



  Deze goede prestaties worden geleverd aan een beperkte kostprijs omwille van enerzijds het tegenstroomkarakter, anderzijds het relatief goedkope materiaal en de. eenvoudige, snelle en daardoor goedkope fabricagemethode. 



  Dit geldt uiteraard veel minder voor hoge temperatuurtoepassingen waar men bv. op metaal moet overschakelen. 



  In het comfortdomein echter kan bv. polystyreenfolie worden gebruikt, dat goedkoop is, waterbestendig, lasbaar en recupereerbaar. 



  Tenslotte weze aangestipt dat grotere eenheden gemakkelijk worden samengesteld uit   standaard"bouwstenen"van   elementaire warmtewisselaars.

Claims (1)

1. Conclusies ! 1. Een platenwarmtewisselaari gekarakteriseerd door het feit dat hij is samengesteld uit een stapeling van beurtelings linkse en rechtse nagenoeg zeshoekige platen met geschikt relief waarbij de gezegde linkse en rechtse platen mekaars spiegelbeeld zijn z dat in het gestapelde platenpakket spleten ontstaan die beurtelings langs een-of een andere van de zeshoekzijden een vrije inlaatopening hebben voor een primair'.-, resp. secundair fluidum terwijl elke spleet ook op analoge wijze een vrije uitlaatopening krijgt op een van de zeshoekzijden terwijl de overige zeshoekzijden afgesloten zijn, zodat twee volledig gescheiden fluidumstromen doorheen dit platenpakket kunnen circuleren met onderling thermisch contact doorheen de platen,

   en wel in tegenstroom in een centrale rechthoekige zone, in kruisstroom in twee driehoekige zones vlakbij de in- en uitlaten, terwijl de platen mekaar steunen en op een regelmatige afstand houden door een geschikt relief bekomen door persen of vacuumvormen.

   2. Een warmtewisselaar volgens voorgaande conclusie, gekarakteriseerd door het feit dat het platenpakket tot een stevig geheel wordt gemaakt doordat de platen, in een geschikt thermoplastisch materiaal, langsheen de volledig te sluiten zeshoekzijden in mekaar passen via sterk uitspringende uitstulpingen met licht konische dwarsdoorsnede, die na het stapelen thermisch worden verwarmd, vlak geperst en onderling gelast.

   3. Een warmtewisselaar volgens voorgaande conclusie l, gekarak- teriseerd door het feit dat een platenpakket uit metalen platen tot een stevig geheel wordt gemaakt doordat de platen langs de zeshoekzijden die volledig gesloten moeten zijn in mekaar passen via haaks omgevouwen randen die mekaar ruim overlappen, en door lijmen of solderen aan mekaar worden bevestigd. <Desc/Clms Page number 7> 4.

   Een platen-warmtewisselaar volgens een van voorgaande conclusies, gekarakteriseerd door het feit dat langs die zeshoekzijden waar de spleten beurtelings open en gesloten moeten zijn de sluiting en dichting tussen twee naburige platen wordt verzekerd door een uitspringende kam op een van de platen die past in een gleuf in de naburige plaat en vice versa, waarbij het plaatrelief zodanig is beperkt dat de naburige spleten open blijven.

   5. Een platen-warmtewisselaar volgens voorgaande conclusie 4, gekarakteriseerd door het feit dat de bedoelde dichting wordt versterkt door lijmen, solderen of koud lassen d. m. v. een geschikt, zonodig verdund solvent, alnaargelang het gebruikte plaatmateriaal.

   6. Een platen-warmtewisselaar volgens een van voorgaande conclusies, gekarakteriseerd door het feit dat de rand tussen twee pakketwanden met fluidum in-en uitlaten gedicht en gesterkt wordt door haaks omvouwen en thermisch lassen van kleine lippen aan de samenstellende platen, lippen die buiten de basis-zeshoekige vorm uitsteken.

   7. Een platen-warmtewisselaar volgens een van de voorgaande conclusies, gekarakteriseerd door het feit dat de centrale tegenstroomzone zeer beperkt is of zelfs ontbreekt, zodat een kruisstroom-wisselaar ontstaat, waarbij de zeshoekvorm in de limiet tot een vierkant wordt gereduceerd.