CS225787B1 - The heat exchanger of the liquid fuel heating unit - Google Patents

Description

Vynález se týká výměníku tepla topného zařízení na kapalná paliva, vhodného zejména pro nezávislá topení, jaká ae používají především u motorových vozidel a kterými ее vyhřívá tekutinové médium pro vytápění prostorů horkými spalinami prooházejíoím výměníkem.

Výměníky tepla pro takovýto účel jsou převážně řešeny bu3 jako svařenoe ze žáruvzdorných plechů a sestávají pak ze soustředěných plástů, kde středovým pláštěm jsou vedeny spaliny a předházejí na koncích do mezikruhového prostoru tvořeného dalšími plášti. Druhá skupina výměníků je tvořena především jako odlitky z hliníkových slitin a spaliny jsou vedeny soustavami předlitých, nebo i jinak zhotovených žeber, a to zpravidla pouze jedním směrem.

Nedostatky těchto známých výměníků jsou dány konstrukoí i použitým materiálem. Výměníky svařované jsou velice praoné a náročné na spotřebu drahého žáruvzdorného plechu. Kromě toho lze u nich dosáhnout poměrně malou plochu pro sdílení tepla, kterou lze zvětšit pouze za cenu dalšího, pracného navařování přídavných plechů. Také je známé používat pro zlepšení přestupu tepla složitých soustav koaxiálně uspořádaných trubic z plechů. Výměníky tvořené jako odlitky z lehkých kovů, popřípadě zhotovené protlačováním za studená jsou méně praoné a vlivem předlitých nebo vylisovaných žeber mají i dostatečnou vnější plochu pro styk s teplonosným mediem, avšak výměnou tepla zhoršuje proudění spalin uvnitř výmě225 787

225 787 niku· Zde je vytváření složitějších cest za účelem lepšího sdílení tepla omezeno výrobními možnostmi a tepelnou odolností materiálu odlitku, který u takto vytvořených cest nemůže být uvnitř chlaze. Přitom většina známých hliníkovýah výměníků je koncipována pouze pro jednoduché proudění jedním směrem.

Uvedené nedostatky řeší výměník tepla podle vynálezu, vytvořený jako odlitek z materiálu o vysoké tepelné vodivosti, například z hliníkové slitiny, přičemž podstatou vynálezu je kombinaoe následujíoích hlavních znaků. Výměník sestává jednak ze dvou hlavních částí vytvářejících prostor pro vedení spalin, jednak je tento prostor rozdělen alespoň jednou usměrňovaoí vložkou na nejméně dva kanály s odlišným směrem proudění spalin a jednak je tato usměrňovači vložka vytvořena ze žáruvzdorného materiálu o nízké tepelné vodivosti, například z keramické hmoty·

Podle dalšího výhodného provedení má usměrňovaoí vložka podélnou stěnu a příčnou stěnu, z nichž alespoň jedna tvoří stěnu prostoru pro vedení spalin·

Podle jiného znaku vynálezu jsou kanály provedeny jako hlavní kanál, který má kruhový průřez a jako boční kanály, jejichž průřez je obdélníkový.

Do podstaty vynálezu spadá i to, že obě hlavní části jsou vytvořeny jako shodné odlitky navzájem spojené přírubou.

Usměrňovači vložku vytvořenou z keramické hmoty lze výhodně uohytit do nálitků, vytvořených v obou hlavníoh částech výměníku.

Výměník tepla takto provedený má vynikající vlastnosti po stránce sdílení tepla a přitom se neohá vyrobit technologicky nenáročnými způsoby a se značnými materiálovými úsporami· Sestává ze dvou etejnýoh odlitků, které jsou podstatně výrobně zjednodušeny tím, že je výměník dělený· Spaliny, které proudí výměníkem, jsou usměrňovány tepelně odolnou usměrňovači vložkou, která za provozu nevyžaduje ochlazení, má vysokou životnost a je vyřešeno i její uohyoení vzhledem к vlastnostem těohto žáruvzdorných materiálů o nízké tepelné vodivosti, tedy především křehkých keramických hmot.

Další výhody a podrobnosti, jakož i funkce výměníku tepla podle vynálezu budou vysvětleny v souvislosti s popisem konkrétních příkladů provedení, znázorněných na připojených výkresech, na kterých značí obr. 1 první příklad provedení výměníku tepla v nárysném osovém řezu, vedeným v podélné ose souměrnosti, obr· 2 bokorysný řez výměníkem tepla vedený v rovině A - A naznačené na obr. 1, obr. 3 druhý příklad provedení výměníku tepla rovněž v nárysném osovém řezu, vedeném v rovině podélné osy souměrnosti, obr. 4 bokorysný řez vedený v rovině В - В naznačené na obr. 3 a obr. 5 půdorysný pohled v rovině C - 0 naznačené rovněž na obr. 3·

Pokud se v následujícím popise tohoto vynálezu hovoří o podélné ose či analogicky o podélných či příčných součástech, rozumí se podélná osa souměrnosti odpovídající směru proudění vstupujících spalin a zpravidla i osa souměrnosti topného agregátu, do něhož je výměník tepla vestavěn.

225 787

Výměník tepla je složen ze dvou hlavních Částí 1, 2 provedenýoh jako odlitky z hliníkové slitiny, které jsou výhodně rozměrově i tvarově shodné. V dělicí rovině jsou obě hlavní části 1, 2 opatřeny spojovací přírubou 3 a po jejioh spojení vznikne výměník tepla в vnitřním prostorem £ pro vedení spalin. Tyto spaliny proudí z nenaznačeného zdroje tepla, příkladně z hořáku topného agregátu, který je к výměníku tepla připojen pomocí kruhové příruby 2» která je rovněž součástí odlitku. Mezi obě hlavní části 1, £ výměníku tepla je vložena usměrňovači vložka 6 z keramického materiálu a je ustavena pomooí nálitků 7 vytvořených v těchto hlavních částech 1, 2. Usměrňovači vložka 6 má příčnou stěnu 8, tedy příčnou ke směru vstupujících spalin a přehrazuje proud spalin ve vnitřním prostoru £. Její podélná stěna 2 vytváří se stěnou vnitřního prostoru £ výměníku tepla podélný kanál 10 pro vedení spalin. Toto provedení usměrňovači vložky zamezuje proudění spalin přímo do výfuku 11 a prodlužuje tak jejich cestu, takže spaliny se vrací podélným kanálem 10 v opačném směru, čímž se zvyšuje účinnost sdílení tepla obsaženého ve spalinách do stěn výměníku. Stěny 8, 2 usměrňovači vložky mohou být opatřeny přídavnými usměrňovaoími lopatkami 12, které ovlivňují proudění spalin a prodloužením cesty dále zvyšují účinnost. Proudění spalin u tohoto příkladu provedení (obr. 1, 2) je označeno šipkami.

Použitým materiálem, který je žáruvzdorný a má nízkou tepelnou vodivost, je keramická hmota в vysokou odolností proti žáru, což je nutné, nebol usměrňovači vložka £ není při funkci chlazena neohřátým médiem. Přes značnou křehkost tohoto materiálu ji lze takto provést, nebol odlitek výměníku tepla je dělený a vložku £ lze uchytit pouhým vložením do upravených nálitků 7» Je zřejmé, že mezi obě hlavní části 1, 2 výměníku tepla může být vloženo i více usměrňovačích vložek různých tvarů, které cestu spalin vnitřním prostorem £ dále upraví.

Pro těsnost spoje v místě příruby £ je výhodné použít těsnění, avšak těsnost je možno zajistit i vytvořením vhodného labyrintu přímo v přírubě £. Na vnějším povrchu obou hlavních částí 1, 2 jsou odlita žebra 13« která předávají teplo vzduchu proudícímu okolo nich a použitého dále к vytápění. Pro zvýšení účinnosti sdílení tepla bývá výměník vložen do dalšího pláště, který není zakreslen. Běžná naftová a benzinová automobilová topení jsou z konstrukčních důvodů válcového tvaru a proto je výhodné, aby konce žeber 13 byly v příčné rovině ohraničeny kružnicí a tak cele vyplňovaly prostor určený pro vedení vzduohu.

U dalšího příkladu provedení (obr. 3, 4, 5) je vnitřní prostor £ pro vedení spalin rozdělen usměrňovači vložkou £ na hlavní kanál 14 jehož průřez je v podstatě kruhový a na dva vedlejší boční kanály 15 s průřezem obdélníkovým. Usměrňovači vložka £ pak přehrazuje svou příčnou stěnou 8 hlavní kanál 1£ a spaliny usměrňuje do vedlejších kanálů 1£, které se tak vracejí zpět do hlavního kanálu 14 v přední části 16 výměníku tepla a proudí protisměrně do výfuku 11. Takovéto provedení výměníku tepla má výhodu ve větším povrchu vnitřního pr' tr/u £ výměníku tepla a v lepší možnosti vytvoření Žeber 13 na vnějším povrchu.

225 787

Tím, že je výměník tepla složen ze dvou hlavních částí 1, 2 je možné v případě potřeby provést odlití mnohem kompPlJkoveainjšíoh žeber uvnntř obou ě&3tí, za úSelem dalšího zvětšení vnitřní ploohy.

Oba příklady byly popsány v souvislosti s výměníkem tepla určeným pro ohřev vzduchového teplonosného mméia. Je však zřejmé, že může být ohříváno i jiné tekutinové. . médium, například kapalina ohlalioího okruhu motoru apod. 1 pro tyto aplikace lze vynáezu protože vnitřní uspořádání výměníku zůstává shodné, odlišné bude pouze uspořádání vnějších žeber a utěsnění zde nepopisovaného pláště.

Claims (5)

1. Výnmník tepla topného zařízení na kapalné palivo, zejména pro nezávislá vozidlová topeni, u niohž je spalnami z topného zdroje procházzjícími výměníkem ohříváno tekutinové kterýžto výměník je vytvořen jakoodlitek z materiálu o vysoké tepelné vodivosti, například z hliníkové slittay, vyznáasuící se tím, že sestává ze dvou hlavníoh částí (1, 2), které vytvářeí vnitřní prostor (4) pro vedení spalin, který je rozdělen alespoň jednou vspPrňovaoí vložkou (6) vytvořenou ze žáruvzdorného pateeiálu o nízké tepelné vodivooti, například z keramické hmoty, na alespoň lva kanály (10, 14, 15) s odlišný směrem proudění spalin.

2. V^i^e^i^rík tepla podle bolu 1, v;yznatuVicí se tím, že vložka (6) má podélnou stěnu (9) a příčnou stěnu (8), z niohž alespoň jedna tvoří stěnu prostoru (4) pro velení spalin.

3. Výmmník tepla podle bodu 1, vyse tím, že kanály (14, 15) jsou provedeny jako hlavní kaná. (14) kruhového průřezu a boční kanály (15) obdélníkového průřezu.

4. Výmmník tepla podle bodu 1, vyznáόαΰ£οí se tím, že obě hlavní Sá^l^ti (1, 2) jsou vytvořeny jako shodné odlitky navzájem spojené přírubou (3).

5. Výmmník tepla podle bolu 1 a 2, vy znající se tím, že vložka (6) z keramioké hmoty je uohyoena v n^n-it^ci^c^h (7) vytvořených v obou hlavnloh částech (1, 2 výmmníku.