CH333670A - Method and device for heat exchange - Google Patents

Method and device for heat exchange

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CH333670A
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CH
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heat exchanger
medium
dependent
movable wall
chambers
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German (de)
Inventor
Scherrer Heinrich
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Atom Ag Blechschweisswerk
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  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Description

  

  Verfahren und Vorrichtung zum     Wärmeaustausch       Die vorliegende Erfindung bezieht, sich  auf ein Verfahren zum Austausch von Wärme  zwischen einem in einem Raum befindlichen,       kompressiblen    Medium und mindestens einem  stationären     Wärmeaustauscher;    die Erfindung  bezieht sich weiterhin auf eine Vorrichtung       zur    Durchführung dieses Verfahrens.  



  Bei stationären     Wärmeaustauschern    zur  Beeinflussung der Temperatur einer begrenz  ten Menge eines Mediums, z. B. zur Erwär  mung der Luft in einem bestimmten Raum,  ist     Wärmeübertragung    vom     Wärmeaustau-          scher    zur Luft bekanntlich     ungiinstig,    wenn  in dem betreffenden Raum keine besonderen  Vorkehrungen für eine Luftzirkulation be  stehen. Deshalb wird häufig der Wärmeaus  tauseher mit einem Ventilator     zusammenge-          baut    oder andere Mittel vorgesehen,     um    einen  Luftstrom durch den     Wärmeaustauscher    zu  erzielen.

   Dabei strömt die Luft. natürlich  stets in einer Richtung am     Wärmeaustauseher     vorbei, so dass ein Kreislauf entsteht.  



  Die vorliegende Erfindung bezweckt eine  weitere Verbesserung des     Wirkungsgrades     von stationären     Wärmeaustauschern.     



  Das Verfahren nach der vorliegenden Er  findung ist dadurch gekennzeichnet, dass das       Medium    zyklisch aus dem Raum angesaugt  wird, wobei es mit dem     Wärmeaustauscher    in  Berührung kommt und unter erneuter Berüh  rung mit dem     -#Värineaustauseher    in den     Raum          zurüekgedrüekt    wird.

      Die Vorrichtung zur Durchführung des  Verfahrens zeichnet sich gemäss der Erfindung  aus durch mindestens eine Kammer periodisch  veränderbaren     Volumens,    an deren Ausgang  mindestens ein     Wärmeaustauscher    derart an  geordnet ist, dass das die Kammer verlassende  und in diese einströmende Medium mit dem       Wärmeaustauscher    in Berührung gelangt.  



  Verfahren und Vorrichtung sollen anschlie  ssend anhand der beiliegenden Zeichnung bei  spielsweise näher erläutert werden. Es zeigen:       Fig.1    eine perspektivische Darstellung  eines     Ausfühiuingsbeispiels    einer erfindungs  gemässen     Vorrichtung    in schematischer Wie  dergabe,       Fig.    2 eine Seitenansicht eines andern Aus  führungsbeispiels der     Vorrichtung,          Fig.    3 eine Seitenansicht eines weiteren       Ausführungsbeispiels,    mit einer Feder.  



  Die Vorrichtung zum     Wärmeaustausch     nach     Fig.    1 weist angenähert die Form eines  Sektors eines Hohlzylinders auf, welcher die  beiden ebenen Seitenflächen 1 und 2, die hier  senkrecht     aufeinanderstehen,    aber auch einen  andern Winkel einschliessen können,     besitzt.     Die beiden Seitenwände 1 und 2 bilden längs  ihrer gedachten gemeinsamen Kante eine  Mulde 3, die als Drehlager für eine Welle 1  dient, die koaxial zur Zylinderachse verläuft.  Ein Teil 5 eines Zylindermantels verbindet  die radial aussen gelegenen Enden der Sei  tenwände 1 und 2 über je einen Wärmeaustau-      scher 7 bzw. B.

   Der     Hohlzylindersektor    ist  beidseitig durch je eine     sektorförmigeStirn-          wand    (nicht. gezeichnet) abgeschlossen.  



  In der Mulde 3 ist eine an der Welle     -1     befestigte radiale Querwand 6 um die Zylin  derachse schwenkbar gelagert. Mit der Welle  ist ein geeigneter Antrieb (nicht gezeichnet)  verbunden, welcher eine hin und her gehende  Schwingbewegung der Querwand 6 verur  sacht.    Die     Wärmeaustauscher    7, 8 enthalten je  eine Reihe von     Wärmeaustauschelementen    11,  welche ein in ihnen zirkulierendes Medium er  wärmen bzw. kühlen. In den Wärmeaus  tauschelementen 11 sind beispielsweise Boh  rungen vorgesehen, welche den Aussenraum  mit den beiden durch die Querwand 6 getrenn  ten Kammern 9     bzw.    10 verbinden.

   Bei einer  schwingenden Bewegung der Querwand     ii     wird in die Kammer 9 jeweils das in seiner  Temperatur     zii    beeinflussende     Medium    aus  dem Aussenrauen hineingesaugt, vorbei an  den     Wärmeaustauschelementen    11 und an  schliessend wieder aus der Kammer 9 in den  Aussenraum zurückbefördert, vorbei an den  gleichen     Wärmeaustausehelementen    11, aber  nunmehr in Gegenrichtung. Die zweite Kam  mer 10 arbeitet in gleicher Weise, aber im       Cxegentakt,    da eine Volumenverkleinerung der  Kammer 9 eine gleichzeitige Volumenvergrösse  rung der Kammer 10 zur Folge hat und um  gekehrt.

   Da. beim Ausstossen des Mediums aus  den Kammern 9, 10 dieses infolge seiner kine  tischen     Energie    einen weiten Weg zurücklegt       und    beim Ansaugen nur das in der Nähe der       Wärmeaustauscher    7 bzw. 8 befindliche Me  dium erfasst wird,     erfolgt    eine gute Durch  misehung des z. B. warmen und kalten Me  diums; anderseits gelangen sehr bald sämt  liche Teile des im     Aussenrahm    befindlichen  Mediums in eine der Kammern 9 bzw. 10.

      Bei dem Antrieb der Querwand 6 ist es  zweckmässig, an den Umkehrstellen der Welle  4 geeignete     Federmittel    vorzusehen, uni eine  Speicherung und Wiederverwertung der Ab  bremsenergie der Querwand 6 beim Richtungs  wechsel zu ermöglichen; dies     ist    weiter hinten    bei der Beschreibung des     Ausführungsbeispiel.     nach     Fig.    3 näher erläutert.  



  Das Ausführungsbeispiel nach     Fig.    2 zeigt  eine ähnliche Vorrichtung mit einem Hohl  zvlindersektor, der aus den Seitenwänden 12  und 13 und dem     Zylindermantelabsehnitt    14 be  steht, aus welchem     Hohlzylindersektor    sich die  Querwand 15 befindet.

   An den Verbindungs  stellen     zwischen    dem     Zylindermantelabschnitt     14 und den Seitenwänden 12 bzw. 13 befinden  sieh wie bei der Vorrichtung gemäss     Fig.1          Wärmeaustausehelemente    21, die Öffnungen 2?  zum Durchtritt des zu erwärmenden bzw. zu  kühlenden Mediums besitzen,     sowie    Kanäle 23  zur Durchleitung des die Wärme für die       Wärmeaustauseher    21 transportierenden Me  diums. Die Querwand 15 besteht hier aus  federndem Material und ist längs der Zylin  derachse zwischen den Flanschen 16     lind    1.7  der Seitenwände 12 bzw. 13 fest eingespannt.

    Diese federnde Querwand 15 wird in ihrer  mechanischen Resonanzfrequenz     entsprechend     abgestimmt, beispielsweise auf 16 Hz. An der  Querwand 15 ist ein     Weieheisenanker    18 an  gebracht, der beidseitig der Querwand 15 in  je einen     Spulenkörper    19 ragt. Bei     abweells-          lungsweiser    Erregung der     Spulenkörper    19  mit der Resonanzfrequenz der     Querwand    15  wird diese sehr schnell in starke     Sehwingun     versetzt, so dass, wie oben     ausgeführt.,    das  Medium aus dem Aussenraum angesaugt und  in diesen     zuriiekgedi@üekt    wird.  



       Fig.    3 zeigt einen Ausschnitt aus     einer          Ausführungsform,    ähnlich     Fig.    1, wobei     jedocln     die Querwand 26 durch ein spiralförmig aus  gebildetes Band 25 aus metallischem Feder  material gehalten     wird.    Das Band 25 ist.     i111     Zentrum des     Hohlzvlindersektors    an einer  stationären Welle 28 befestigt. Wird die Quer  wand 26 beispielsweise     diweh    einen wie in       Fig.2        gezeigten    Antrieb bewegt, so wird die  Feder 2.5 z.

   B. angezogen und     unterstützt     die     nächstfol"ende    Bewegung der Wand 26  in der     Gregenriehtung,    so dass eine gute     Ener-          gieausnützung    erreicht wird.  



  Die beschriebenen Ausführungsbeispiele  sind zwar vorzugsweise zur     Klimatisier#Ling,     also Abkühlung     undloder    Erwärmung von      Raumluft bestimmt, können aber auch für  andere gasförmige Medien für industrielle  Zwecke benützt werden.



  Method and device for heat exchange The present invention relates to a method for exchanging heat between a compressible medium located in a room and at least one stationary heat exchanger; the invention further relates to an apparatus for performing this method.



  In stationary heat exchangers to influence the temperature of a limited amount of a medium, z. B. to heat the air in a certain room, heat transfer from the heat exchanger to the air is known to be unfavorable if there are no special precautions for air circulation in the room concerned. For this reason, the heat exchanger is often assembled with a fan or other means are provided in order to achieve an air flow through the heat exchanger.

   The air flows in the process. of course, always in one direction past the heat exchanger, so that a cycle is created.



  The present invention aims to further improve the efficiency of stationary heat exchangers.



  The method according to the present invention is characterized in that the medium is sucked in cyclically from the room, it comes into contact with the heat exchanger and is pushed back into the room with renewed contact with the varineal exchanger.

      The device for carrying out the method is characterized according to the invention by at least one chamber of periodically variable volume, at the outlet of which at least one heat exchanger is arranged in such a way that the medium leaving the chamber and flowing into it comes into contact with the heat exchanger.



  The method and device will then be explained in more detail with the aid of the accompanying drawing, for example. 1 shows a perspective illustration of an exemplary embodiment of a device according to the invention in a schematic representation, FIG. 2 shows a side view of another exemplary embodiment of the device, FIG. 3 shows a side view of a further exemplary embodiment with a spring.



  The device for heat exchange according to FIG. 1 has approximately the shape of a sector of a hollow cylinder which has the two flat side surfaces 1 and 2, which here are perpendicular to one another, but can also include a different angle. The two side walls 1 and 2 form, along their imaginary common edge, a trough 3 which serves as a rotary bearing for a shaft 1 which runs coaxially to the cylinder axis. A part 5 of a cylinder jacket connects the radially outer ends of the side walls 1 and 2 via a heat exchanger 7 or B.

   The hollow cylinder sector is closed on both sides by a sector-shaped end wall (not shown).



  In the trough 3 a fixed to the shaft -1 radial transverse wall 6 is pivotally mounted about the Zylin derachse. A suitable drive (not shown) is connected to the shaft, which gently causes a reciprocating oscillating movement of the transverse wall 6. The heat exchangers 7, 8 each contain a number of heat exchange elements 11, which heat or cool a medium circulating in them. In the Wärmeaus exchange elements 11, for example, bores are provided which connect the outside space with the two chambers 9 and 10 separated by the transverse wall 6.

   With an oscillating movement of the transverse wall ii, the medium influencing its temperature zii is sucked into the chamber 9 from the outside, past the heat exchange elements 11 and then back out of the chamber 9 into the outside space, past the same heat exchange elements 11, but now in the opposite direction. The second Kam mer 10 works in the same way, but in Cxegentakt, since a reduction in volume of the chamber 9 results in a simultaneous volume enlargement of the chamber 10 and vice versa.

   There. when ejecting the medium from the chambers 9, 10 this covers a long way as a result of its kinetic energy and only the medium located in the vicinity of the heat exchanger 7 or 8 is detected when sucking, a good misehung of the z. B. hot and cold media; on the other hand, all parts of the medium located in the outer frame very soon get into one of the chambers 9 or 10.

      When driving the transverse wall 6, it is expedient to provide suitable spring means at the reversal points of the shaft 4 to enable storage and recycling of the braking energy from the transverse wall 6 when changing direction; this is further below in the description of the exemplary embodiment. according to Fig. 3 explained in more detail.



  The embodiment of Fig. 2 shows a similar device with a hollow zvlindersektor, which is from the side walls 12 and 13 and the cylinder jacket section 14 BE, from which hollow cylinder sector the transverse wall 15 is located.

   At the connection points between the cylinder jacket section 14 and the side walls 12 and 13 are located as in the device according to Figure 1 heat exchange elements 21, the openings 2? have for the passage of the medium to be heated or cooled, and channels 23 for the passage of the heat for the heat exchangers 21 transporting Me. The transverse wall 15 here consists of resilient material and is firmly clamped along the Zylin derachse between the flanges 16 and 1.7 of the side walls 12 and 13, respectively.

    This resilient transverse wall 15 is appropriately tuned in its mechanical resonance frequency, for example to 16 Hz. A cast iron anchor 18 is attached to the transverse wall 15 and protrudes into a coil former 19 on both sides of the transverse wall 15. When the coil formers 19 are excited at the resonance frequency of the transverse wall 15 in a divergent manner, the transverse wall 15 is rapidly exposed to strong visual oscillations, so that, as explained above, the medium is sucked in from the outside space and is returned to it.



       Fig. 3 shows a detail from an embodiment, similar to FIG. 1, each of which the transverse wall 26 is held by a spiral formed from band 25 made of metallic spring material. The band 25 is. i111 Center of the hollow cylinder sector attached to a stationary shaft 28. If the transverse wall 26 is moved, for example, a drive as shown in Figure 2, the spring 2.5 z.

   B. attracted and supports the next movement of the wall 26 in the Gregenrihtung, so that a good energy utilization is achieved.



  The exemplary embodiments described are preferably intended for air conditioning, that is to say cooling and / or heating room air, but can also be used for other gaseous media for industrial purposes.

 

Claims (1)

PATENTANSPRÜCHE I. Verfahren zum Austausch von Wärme zwischen einem in einem Raiun befindlichen kompressiblen Medium und mindestens einem stationären Wärmeaustauscher, wobei das Me dium an dem Wärmeaustauscher vorbeiströmt, dadurch gekennzeichnet, dass das Medium z@-klisch aus dem Raum angesaugt. wird, wobei es mit dem Wärmeaustauscher in Berührung kommt und unter erneuter Berührung mit dein Wärineaustauscher in den Raum zurückge drückt wird. PATENT CLAIMS I. A method for exchanging heat between a compressible medium located in a Raiun and at least one stationary heat exchanger, the medium flowing past the heat exchanger, characterized in that the medium is sucked in z @ -klisch from the room. where it comes into contact with the heat exchanger and is pushed back into the room with renewed contact with your heat exchanger. II. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäss Patentanspruch I, gekenn zeichnet durch mindestens eine Kammer peri odisch veränderbaren Volumens, an deren Ausgang mindestens ein Wärmeaustauscher derart angeordnet ist, dass das die Kammer verlassende und in diese einströmende Me dium mit dem Wärmeaustauscher in Berüh rung gelangt. UNTERANSPRÜCHE 1. II. Device for carrying out the method according to claim I, characterized by at least one chamber of periodically variable volume, at the outlet of which at least one heat exchanger is arranged in such a way that the medium leaving the chamber and flowing into it comes into contact with the heat exchanger . SUBCLAIMS 1. Verfahren naeh Patentanspruch I, da durch gekennzeiehnet, dass das Medium an zwei Wärmeaustauschern vorbei mit jeweils entgegengesetzter Richtiuig aus dem Raum angesaugt bzw. in ihn zurückgepresst wird. 2. Method according to patent claim I, as characterized by the fact that the medium is sucked in from the room or pressed back into it past two heat exchangers with opposite correctness in each case. 2. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass zwei durch eine bewegliche Wand voneinander getrennte Kam mern vorhanden sind, an deren Ausgängen je ein Wärmeaustauseher vorgesehen ist, und dass Mittel vorhanden sind, welche die Wand periodisch derart bewegen, dass sich das Vo lumen beider Kammern periodisch und gegen- phasig vergrössert bzw. verkleinert. 3. Device according to claim II, characterized in that there are two chambers separated from one another by a movable wall, at the outlets of which a heat exchanger is provided, and in that means are present which move the wall periodically in such a way that the volume of both chambers changes periodically and out of phase enlarged or reduced. 3. Vorrichtung nach Unteranspruch 2, da durch gekennzeichnet, dass Federmittel vor handen sind, welche die bewegliche Wand in der Ruhelage in einer Stellung halten, in welcher die Volumina beider Kammern min destens annähernd gleich gross sind. 4. Device according to dependent claim 2, characterized in that spring means are present which hold the movable wall in the rest position in a position in which the volumes of the two chambers are at least approximately the same. 4th Vorrichtung nach Unteranspruch 2, da durch gekennzeichnet, dass die beiden Kam mern gemeinsam einen an beiden Seiten ge schlossenen Sektorramn eines Hohlzylinders bilden und däss die bewegliche Wand mit einer Seitenkante um die Zylinderachse dreh bar angeordnet ist und bis zum Zylindermantel reicht, wobei die Wärmeaustauscher je an den beiden Seiten des Sektors des Hohlzylinders angeordnet sind. 5. Vorrichtung nach Unteranspruch 4, ge kennzeichnet durch ein Drehlager für die bewegliche Wand und durch einen Antrieb, der eine periodische Schwenkbewegung der selben bewirkt. 6. Device according to dependent claim 2, characterized in that the two chambers together form a sector rim of a hollow cylinder that is closed on both sides and that the movable wall is rotatably arranged with one side edge about the cylinder axis and extends to the cylinder jacket, the heat exchangers each are arranged on both sides of the sector of the hollow cylinder. 5. Device according to dependent claim 4, characterized by a pivot bearing for the movable wall and by a drive which causes a periodic pivoting movement of the same. 6th Vorrichtung nach Unteranspruch 4, ge kennzeichnet durch mit. der beweglichen Wand gekuppelte Federmittel, welche in den Extrenilagen der Wand deren kinetische Energie speichern. 7. Vorrichtung nach Unteranspruch 5, ge kennzeichnet. durch einen elektromagnetischen Antrieb. 8. Vorrichtung nach Untsranspiaich 7, ge kennzeichnet durch einen als elektromagne tischen Schwinganker ausgebildeten Antrieb. Device according to dependent claim 4, characterized by with. the movable wall coupled spring means, which store their kinetic energy in the extreme layers of the wall. 7. Device according to dependent claim 5, characterized. by an electromagnetic drive. 8. Device according to Untsranspiaich 7, characterized by a drive designed as an electromagnetic oscillating armature.
CH333670D 1955-01-13 1955-01-13 Method and device for heat exchange CH333670A (en)

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