CS241163B1 - Způsob působení na povrch těles účinkem tekutiny a zařízení k provádění tohoto způsobu - Google Patents

Description

Vynález se týká jednak způsobu působení na povrch různých předmětů účinkem vytékající tekutiny, jako je například ohřívání horkým vzduchem, chlazení chladnou vodou, vlhčení vodní parou, sušení, parfémování, sycení naftalinem nebo^ chemické úpravy, jednak zařízení k provádění tohoto způsobu. Takovéto zařízení slouží například k ohřátí a vlhčení kůže před kosmetickými zásahy, k sušení dřeva a jiných organických surovin a polotovarů i hotových výrobků apod.

Ke zpracovávanému povrchu je obvykle přikládán aplikační přípravek, u povrchů složitějšího tvaru často formovaný jako negativ jeho tvaru, opatřený soustavou malých tryskových otvorů, z nichž vytéká upravená tekutina. Oprava tekutiny se provádí tak, že tekutina před příchodem do trysky obtéká výměníkový element, například při ohřevu horkým vzduchem obtéká vzduch přiváděný do trysek elektricky ohřívanou topnou spirálu, při vlhčení vlhkým vzduhem se potřebná hladina vlhkosti dosahuje stykem se smáčeným povrchem.

Na tuto- úpravu je zapotřebí vynakládat jistou energii, někdy až dosti značnou. Nevýíiodou je, že tato energie u současného způsobu působení na povrch předmětu není ani zdaleka využita. Například při ohří2 vání povrchu se vzduch v kontaktu s povrchem nemůže ochladit až na teplotu povrchu, neboť k tomu by byla nezbytná extrémně rozsáhlá plocha kontaktu a kromě toho je nezbytný teplotní gradient mezi vzduchem a povrchem, aby se vůbec vytvořil tepelný tok směřující do povrchu. Znamená to, že ohřátý vzduch s teplotou ještě značně vyšší, než má ohřívaný povrch se na konci zóny kontaktu neužitečně odvádí do atmosféry a je nutno stále ohřívat vzduch nový. Podobně při vlhčení uniká na konci zóny do atmosféry vzduch s ještě značnou vlhkostí apod.

Problém je řešen způsobem jímž se působí na povrch těles účinkem tekutiny, která se vytlačuje z tryskových otvorů, přičemž proudí kolem výměníkových elementů podle tohoto vynálezu, jehož podstatou je, že tekutina se střídavě vytlačuje z tryskových otvorů a zase se do nich nasává.

Zejména je výhodné, jsou-li tryskové otvory rozděleny na 2 skupiny a výtok z nich se provádí ve dvou vzájemně se střídajících fázích, přičemž v první fázi se z první skupiny otvorů tekutina vytlačuje, zatímco současně se druhou skupinou otvorů tato tekutina nasává, kdežto ve druhé fázi se úlohy obou skupin vymění, což znamená, že druhou skupinou otvorů se tekutina vytla241163

241183 čuje a přitom první skupinou otvorů se nasává.

Je účelné použít k provádění tohoto způsobu zařízení, u kterého je proti povrchu tělesa aplikační přípravek s prvním tryskovým otvorem a druhým tryskovým otvorem, napojenými na první výměníkovou dutinu, ve které je výměníkový element, a první přívodní kanálek a druhý přívodní kanálek je spojen se vstupem a výstupem fluidického alternátoru nebo generátoru střídavého průtoku, který může být například proveden jako pístový s prvním, válcem a druhým válcem a do nich zasahujícím prvním pístem a druhým pístem přes klikový nebo kulisový mechanismus poháněný pohonným motorem.

Může také být účelné uspořádat toto zařízení k provádění způsobu podle vynálezu tak, že v aplikačním přípravku přikládaném ke zpracovávanému povrchu je jednak soustava prvních tryskových otvorů spojených s prvním přívodním kanálkem, jednak soustava druhých tryskových otvorů spojených s druhým přívodním kanálkem, kde první přívodní kanálek je napojen na vývod první fáze a druhý přívodní kanálek je napojen na vývod druhé fáze dvoufázového fluldického generátoru.

Při takovémto způsobu působení tekutinou na povrch je výhodou, že se z podstatné části tekutina z kontaktní zóny neztrácí, ale je vedena zpět k výměníkovému elementu, kde se jen doplní úbytek teploty nebo jiné kvantity předané povrchu. Například při ohřevu povrchu horkým vzduchem se dosud většina vzduchu po průchodu kolem ohřívaného povrchu rozptýlila v atmosféře s ještě dosti značnou teplotou a bylonutné ohřívat nový vzduch, kdežto podle vynálezu se však vzduch vrací k ohřívači a je třeba jej pouze přihřát. Docílí se tím úspora energie, zejména například při elektrickém ohřevu větších povrchů může jít o podstatnou energetickou úsporu, ale i například u zmíněného využití v kosmetických přístrojích může být zmenšení spotřeby elektrické energie výraznou výhodou. Dále je však ještě výhodné, že při periodickém charakteru výtoku tekutiny se zvětší intenzita působení na povrch. Například při ohřevu horkým vzduchem se na ohřívaném povrchu vytváří při dosavadním způsobu ohřívání teplotní mezná vrstva zabrzděného vzduchu, působící jako izolace zhoršující přestup tepla. Při periodickém výtoku tento efekt v podstatné míře odpadá, přestup tepla je mnohem intenzivnější. Avšak také přestup tepla na výměníkovém elementu, například na elektrické topné spirále ve výměníkové dutině před tryskou, bude lepší a tak se zvýší účinnost celého zařízení. Zařízení pak může mít menší rozměry, může být lehčí při stejném tepelném výkonu apod.

Na připojeném výkrese je schematicky naznačen příklad provedení ústrojí podle tohoto vynálezu. Jedná se o ústrojí k ohřevu povrchu vzduchem, jehož teplota je zvýšena elektrickým odporovým teplem. Jde ο> uspořádání pracující dvoufázově. Na obr. 1 je schematicky naznačen řez částí aplikačního přípravku v místech, kde jsou trysky sloužící k výtoku vzduchu na ohřívaný povrch. Obr. 2 ukazuje pohled na část aplikačního přípravku, naznačující rozložení obou skupin tryskových otvorů. Obr. 3 pak ukazuje příklad provedení pístového dvoufázového fluidického alternátoru ke generaci střídavého průtoku vzduchu. Demonstruje se na něm další výhoda: ve srovnání s pístovým generátorem pro vyvození jednosměrného průtoku vzduchu pro dosavadní ústrojí tohoto druhu je tento alternátor vlastně jednodušší a tím i levnější, neboť odpadá jinak nezbytný ventilový rozvod vzduchu.

Proti povrchu 1 ohřívaného tělesa je přiložen aplikační přípravek s dutinami rozvádějícími horký vzduch a s prvním tryskovým otvorem 2a a druhým tyskovým otvorem 2b, jimiž tento vzduch vytéká na povrch 1. V naznačeném uspořádání jsou propojeny první tryskové otvory 2a a druhé tryskové otvory 2b. Pro· rovnoměrnost ohřevu povrchu 1 je výhodné, aby šlo o velký počet malých prvních tryskových otvorů 2a a druhých tryskových otvorů 2b, takže v krajním případě může mít přikládaný povrch aplikačního přípravku až charakter porézního povrchu. Obr. 2 ukazuje příklad rozložení prvních tryskových otvorů 2a a druhých tryskových otvorů 2b obou skupin na tomto povrchu, kdy první tryskové otvory 2a a druhé tryskové otvory 2b leží na vrcholcích myšlených rovnoběžníků; přejdou-li rovnoběžníky ve čtverce, lze mluvit o šachovnicovém uspořádání prvních tryskových otvorů 2a a druhých tryskových otvorů 2b, kdy v nejbližším okolí prvního tryskového otvoru 2a jsou vždy čtyři sousední tryskové otvory 2b,

Na obr. 2 je také naznačeno, jak jsou první tryskový otvor 2a a druhý tryskový otvor 2b napojeny na první přívodní kanálek 4a a druhý přívodní kanálek 4b. Vždy první přívodní kanálek 4a leží vystřídané mezi dvěma sousedními druhými přívodními kanálky 4b; předpokládá se, že všechny leží v jedné rovině. Na obr. 1 je s ohledem na názornost vzájemného propojení kreslen první přívodní kanálek 4a blíže k prvnímu tryskovému otvoru 2a a druhému tryskovému otvoru 2b než druhý přívodní kanálek 4b, podle výše uvedeného předpokladu by ve skutečnosti měly ležet za sebou. Jak je patrné z obr. 2 je první přívodní kanálek 4a napojen na první rozváděči komůrku 44a, kdežto druhý přívodní kanálek 4b je napojen na druhou rozváděči komůrku 44b.

v

Jak bylo uvedeno, je zde zobrazeno dvoufázové uspořádání: kdykoliv je do první rozváděči komůrky 44a přiváděn vzduch, takže vytéká prvními tryskovými otvory 2a, je současně ze' druhé rozváděči komůrky 44b vzduch odváděn, takže druhými tryskovými otvory 2b se z venku vzduch nasává a naopak. Z obr. 1 je patrné, že tekutina vykoná kolem povrchu 1 ohřívaného tělesa jen poměrně krátkou dráhu, načež je opět nasáta sousedním prvním tryskovým otvorem 2a a druhým tryskovým otvorem 2b. Mezi prvním přívodním kanálkem 4a a druhým přívodním kanálkem 4b a prvním tryskovým otvorem 2a a druhým tryskovým otvorem 2b jsou výměníkové dutiny 30. V nekresleném případě je vzduch vyfukovaný z tryskových otvorů ohříván elektricky například výměníkovými elementy 3 je zde vždy část topné spirály.

Při dosavadním konvenčním uspořádání takového ohřevu se vždy prouděním kolem výměníkového elementu 3 musí vzduch ohřát prakticky z teploty okolí na teplotu vyšší než je žádoucí teplota ohřívaného povrchu 1. Po výtoku z prvního tryskového otvoru 2a a druhého tryskového otvoru 2b vzduch předá část své tepelné energie povrchu 1, ale s ještě poměrně vysokou teplotou uniká do atmosféry. V provedení podle obrázků se však tento vzduch a energie na jeho ohřev vynaložená již neužitečně neztrácí: ochladí se o něco v kontaktní zóně u povrchu 1, ale poté se nasaje podle obr. 1 do sousedního, prvního tryskového otvoru 2a a prochází kolem výměníkového elementu 3. Zde se však již nemusí ohřívat z počáteční teploty okolí, ale je nutné přivést právě jen teplo potřebné k vyrovnání o rozdíl vzniklý předáním tepla do povrchu 1.

Obr. 3 pak ukazuje příklad uspořádání dvoufázového fluidického alternátoru, který je zapotřebí k vyvolání potřebného- dvoufázového- střídavého průtoku vzduchu. V tomto příkladu je použít alternátor pístového typu. V aplikačním přípravku je jednak soustava prvních tryskových otvorů 2a spojených s prvním přívodním kanálkem 4a, jednak soustava druhých tryskových otvorů 2b spojených s druhým přívodním kanálkem 4b, kde první přívodní kanálek 4a je napojen na vývod první fáze 14a a druhý přívodní kanálek 4b je napojen na vývod druhé fáze 14b dvoufázového fluidického generátoru. Konstrukční uspořádání alternátoru pístového typu odpovídá konstrukcím běžných pístových kompresorů pro domácí chladničky, odlišnost je v zásadě dána jen tím, ,že v prvním válci 11a a druhém válci 11b se pohybují první píst 12a a druhý píst 12b, a to pohybem proti sobě. Kompresorky chladniček mají běžně jen jeden válec. Výhodou je, že konstrukce je jedno6 dušší, neboť odpadá obvyklý ventilový rozvod, kterým se střídavý průtok vyvolaný střídavým pohybem prvního: pístu 12a a druhého pístu 12b jinak usměrňuje na průtok jednosměrný. Ventily jsou také nejchoulostivějšími a výrobně nejnáročnějšími částmi běžných ko-mpresorků a tím, že zde odpadnou, se tak dosahuje větší spolehlivosti a přitom nižší ceny. Jak je běžné, je pro jednoduchost použit kulisový mechanismus. V kulise 13, vytvořené v tělese prvního pístu 12a a druhého pístu 12b jako- výřez s paralelními stěnami, se pohybuje kámen 15 s vývrtem· do něhož zapadá klikový čep 16 na rameni spojené s poháněcím hřídelem, který je prostřednictvím spojky spojen s pohonným motorem. Při otáčení poháněcího hřídele se tedy těleso pístů pohybuje harmonickým pohybem zleva doprava a nazpět. Prostory prvního válce 11a a druhého válce 11b jsou pak jednoduše spojovacími trubičkami 14 propojeny s prvním: přívodním kanálkem 4a a druhým přívodním kanálkem 4b. Na obr. 3 je například naznačena právě funkční fáze, při níž se kámen 15 i těleso prvního pístu 12a a druhého pístu 12b pohybuje zleva doprava. První píst 12a tak nasává do prvního válce 11a vzduch z prvního přívodního kanálku 4a. Naproti tomu druhý píst 12b současně pohybem ve druhém válci 11b generuje druhou fázi střídavého pohybu, při níž se do druhého přívodního kanálku 4b tekutina vytlačuje. Takovýto- alternátor je poměrně levný, zejména proto, že jej lze vyrobit běžnými zavedenými výrobními postupy pro zmíněné kompresorky chladniček. Lze však použít i jiných alternátorů, s výhodou například čistě fluidických provedení bez pohyblivých součástek podle československých autorských osvědčení č. 177 702 s názvem Zařízení ke generaci střídavého průtoku tekutiny nebo č. 188 538 s názvem Zařízení k vyvolávání průtokových a/nebo tlakových oscilací nebo podle čs. patentu č. 139 203 s názvem Generátor střídavého průtoku tetekutiny a dalších.

Namísto ohřevu tekutiny topnou spirálou je ovšem možné, jak již bylo uváděno, měnit její kvalitu jinými způsoby, například může jít o její chlazení, vlhčení, sycení odpařujícími se nebo sublimujícími látkami a podobně. Dosahuje se pak úspory na přidávaném médiu, u něhož nedochází k rozptylu do okolí, ale ve výměníkovém elementu 3 se jen dodává úbytek vzniklý předáním do povrchu 1.

Způsob a zařízení podle vynálezu může nalézt uplatnění v konstrukci kosmetických přístrojů, sušáren dřeva a jiných organických surovin a polotovarů, například potravin, v chemickém a energetickém průmyslu.

Claims (3)

1. PREDMET

   1. Způsob působení na povrch těles účinkem tekutiny, která se vytlačuje z tryskových otvorů, přičemž proudí kolem výměníkových elementů, vyznačující se tím, že tekutina se střídavě vytlačuje z tyskových otvorů a zase se do nich nasává.

   Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že výtok tekutiny z tryskových otvorů rozdělených na dvě skupiny se provádí ve dvou vzájemně se střídajících fázích, přičemž v první fázi se z první skupiny otvorů tekutina vytlačuje, zatímco současně se druhou skupinou otvorů tato tekutina nasává, kdežto ve druhé fázi se úlohy skupin vymění, což znamená, že druhou skupinou otvorů se tekutina vytlačuje a první skupinou otvorů se nasává.
2. 3. Zařízení k provádění způsobu podle bodů 1 a 2, vyznačující se tím, že proti povrchu (1) je aplikační přípravek s prvním tryskovým otvorem (2a) a druhým tryskovým otvorem (2b) napojenými na první přívodní kanálek (4a), případně i druhý přívodní kanálek (4b) přes výměníkovou duVYNÁLEZU tinu (30), ve které je výměníkový element (3), a první přívodní kanálek (4a) a druhý přívodní kanálek (4b) jsou spojeny se vstupem a výstupem fluidického alternátoru pro generaci střídavého průtoku, například alternátoru s prvním válcem (Haj a druhým válcem (11b) a do nich zasahujícího prvního pístu (12a) a druhého pístu (12b) ovládaných pohonným motorem přes klikový nebo kulisový mechanismus s kulisou (13), kamenem (15) a klikovým čepem (16) na rameni spojeném s pohonným hřídelem.
3. 4. Zařízení podle bodu 3, vyznačující se tím, že v aplikačním přípravku je jednak soustava prvních tryskových otvorů (2a) spojených s prvním přívodním kanálkem (4a), jednak soustava druhých tryskových otvorů (2b) spojených s druhým přívodním kanálkem (4b), kde první přívodní kanálek (4a) je napojen na vývod první fáze (14a) a druhý přívodní kanálek (4b) je napojen na vývod druhé fáze (14b) dvoufázového fluidického generátoru.