CZ23051U1 - Protiproudý válcový rekuperační výměník s vícechodými, šroubovité stočenými, teplosmčnnými plochami, určený zejména pro větrací zařízení - Google Patents

Description

Oblast techniky

Technické řešení se týká rekuperačního protiproudého válcového výměníku s vícechodými, šroubovité stočenými, teplosměnnými plochami, určený zejména pro větrací zařízení. Rekuperační výměník zahrnuje vstup a výstup médií a vnější trubku se souose upořádanou vnitřní trubkou, mezi nimiž jsou situovány teplosměnné plochy šroubovité tvarované. Na obou koncích rekuperačního výměníku jsou situovány rozdělovače pro vstup a výstup médií.

Dosavadní stav techniky

CS AO 273 429 (1988) uvádí šroubovicový výměník tepla, kde šroubovicový topný kanál vymezuje v krytu, rozebíratelně upevněném na nosné desce podstavce tělesa výměníku, ohřívací kanál. Ohřívací kanál je vytvořen dvojicí desek, upevněných podél středového uzavřeného nosného sloupku, s přesahem proti sobě kolmo k jeho protilehlým rovnoběžným stěnám, a navzájem propojených Šikmými křidélky, se spojem při vnějším okraji obvodovým pásem, utěsněným vůči vnitřnímu prostoru krytu. Topný kanál je napojen na meziprostor nosného sloupku. Tento výměník je určen zejména pro ohřev kalu v čistírnách odpadních vod. Ohřívací kanál má teplosměnnou plochu odpovídající šroubovicové ploše, uspořádané kolem podélné osy výměníku. Uspořádání šroubovicového výměníku je rozebíratelné a opatřené těsněním, takže je usnadněn dobrý přístup ke kalovým kanálkům, a tak je možné jejich snadné čištění. Pro vstup a výstup média se využívá středová trubka. Tok obou médií v protiproudu je uspořádán v podstatě ve spirále, která není plynulá, ale je lomená z jednoho závitu desky do druhého. Nevýhodou je, že se jedná o jednochodou Šroubovici. Konstrukční řešení je poměrně velmi komplikované a vyžaduje více dílů. Jedná se o kompromis mezi tlakovou ztrátou a teplotní účinností, který je zřejmě potřebný pro daný případ čištění kalů.

EP 411 404 Al uvádí protiproudý výměník tepla, tvořený dvěma válcovitými trubkami, z nichž jednaje opatřena žebry stočenými do spirály, a druhá plocha je hladká. Jedno médium postupuje v jednom směru axiálně, druhé médium má trajektorii pohybu po šroubovici mezi Žebry. Výhodou uvedenou v popisu vynálezu je, že plášťová trubka je smršťovací hadice, která dobře utěsní šroubovicové kanálky. Řešeni je zvláště vhodné pro viskózní kapaliny, jako olej, benzin, krev a podobné kapaliny. Nevýhodou tohoto řešení je, že se jedná o jednochodý výměník.

EP 224 838 (1985) popisuje výměník tepla, sestavený ze dvou souosých válců, mezi nimiž jsou situovány teplosměnné desky spirálovitě tvarované. Teplosměnné desky jsou na vnějším a na vnitřním průměru spojené, takže v podélném řezu mají kanály tvar trojúhelníku. Výměník pracuje v protiproudu, a to tak, že médium proudí ve spirále. Popis uvádí, že přívody a odvody pro média jsou obklopeny izolačním materiálem, jako je beton, keramika, plasty nebo porcelán. Výhodou uvedenou v popisu je malá stavební výška a velká teplosměnná plocha, kvůli falešnému vzduchu. Nevýhodou je, že se jedná o jednochodý výměník, obtížně vyrobitelný, s náročným tvarováním žeber vlnovce.

Shora uvedenéjednochodé výměníky, které vykazují vyšší tlakovou ztrátu a menší teplosměnnou plochu, zlepšuje EP 2 192 367 A2 (2009) s vícechodým řešením teplosměnných ploch. EP 2 192 367 popisuje protiproudý výměník tepla s prvním průtočným kanálem, protékaným první tekutinou, a s druhým průtočným kanálem, protékaným druhou průtočnou tekutinou, kde oba průtočné kanály jsou vytvořeny protiběžně ve tvaru spirály. Jedná se o rekuperační válcový výměník tepla, tvořený několika nad sebou umístěnými segmenty. Každý segment obsahuje teplosměnné desky, které tvoří protiproude kanálky pro tekutiny. Podle přikladu provedeni každý segment obsahuje radiálně uspořádané kruhové výseče, mezi nimiž proudí tekutina. Tekutina vstupuje do výměníku axiálně a vystupuje radiálně, což platí i pro druhou tekutinu proudící opačným směrem. Tekutina z axiálního vstupu postupně vstupuje do každého segmentu zvlášť, a

-1 CZ 23051 Ul v každém segmentu je vedena v tangenciálním směru. V popisu patentu jsou uvedeny výhody tohoto řešení, a to tichý provoz, kompaktnost, účinnost a snadná montáž. Tangenciální proud tekutiny v každém segmentu je narušen při přestupu z jednoho segmentu do druhého. Výhodou tohoto řešení je, že jednotlivé segmenty se dají poskládat do volitelné délky. Nevýhodou je, že tangenciální proud není souvislý, tudíž může vytvářet přidanou tlakovou ztrátu, protože trajektorie proudění není hladká. Další nevýhodou může být netěsnost mezi jednotlivými segmenty. Lze předpokládat obtížný odvod kondenzátu, z důvodů obtížného odvodnění kanálků.

Podstata technického řešení

Uvedené nevýhody se odstraní nebo podstatně omezí u protiproudého válcového rekuperačního výměníku s vícechodými, šroubovité stočenými, teplosměnnými plochami, podle tohoto nárokovaného technického řešení. Podstata tohoto technického řešení spočívá v tom, že rekuperační výměník má vstup média uspořádán radiálně, případně semiradiálně po celém obvodě vnější trubky a výstup média uspořádán axiálně v mezikruží mezi vnější trubkou a vnitřní trubkou. Pokud se směry proudění otočí, stává se vstup médií výstupem a výstup médií vstupem. Rekuperač15 ní výměník má teplosměnné plochy šroubovité stočené mezi vnější a vnitrní trubkou a uspořádané paprskovitě kolem podélné osy rekuperačního výměníku. Teplosměnné plochy mají tvar plochy, vzniklé tažením tvořícího profilu po Šroubovicích, a tento profil má vždy jeden tvar, v příčném řezu kolmém na podélnou osu rekuperačního výměníku, přičemž tento tvar je ze skupiny zahrnující části přímky, kružnice, spirály, evolventy, paraboly či hyperboly. Každá šroubovice teplosměnné plochy, pravotočivá nebo levotočivá, je stočena pod úhlem, který je větší než 0° a menší než 90° vzhledem k podélné ose rekuperačního výměníku.

Hlavní výhodou protiproudého válcového rekuperačního výměníku se šroubovité stočenými teplosměnnými plochami podle tohoto technického řešení je, že umožňuje získat i malou, levnou a dostupnou rekuperační jednotku, s nenáročnou instalací a s jednoduchým a jasným ovládáním, s dlouhou životností a s jednoduchou a funkční konstrukcí. Protiproudé uspořádání výměníku dovoluje maximální účinnost zpětného získávání tepla. Rekuperace maximálně spoří např. náklady na vytápění a snižuje energetické ztráty větráním. Díky šroubovicově stočeným teplosměnným plochám dochází k turbulizaci proudu média a tím i k intenzivnějšímu přestupu tepla na teplosměnné stěně. Zároveň rekuperační výměník vykazuje nízkou tlakovou ztrátu, což vede k menší spotřebě energie, např. u ventilátorů. Rekuperační výměník dovoluje velkou variabilitu teplosměnných ploch díky možné volbě různých druhů profilů. Díky použitému tvaru teplosměnných ploch má výměník zvýšený útlum hluku, např. z ulice, a to díky několikanásobnému odrazu zvukových vln v kanálech médií. Předností je axiální výstup média, který účinně provětrává vnitřní prostor. Rekuperační výměník svojí těsností spolehlivě oddělí média.

V případě nejvíce očekávané aplikace rekuperačního výměníku podle tohoto technického řešení do větracího zařízení jej lze zabudovat do válcové díry ve zdi, případně do jinak nevyužitelné válcové díry ve zdi a maximálně tak tento prostor využít. Ostatní díly zařízení tak mohou zůstat maximálně kompaktní, protože rekuperační výměník je symetrický. V mnoha případech lze na obou koncových rozdělovačích použít stejné navazující díly. V případě aplikace větracího zaří40 zení je výhodou jeho cenová dostupnost bez potřeby instalace nákladných rozvodů vzduchu uvnitř budovy a lze použít i dostupné levné axiální ventilátory používané v počítačích. V případě větrání se jedná o ekonomicky řízené větrání místnosti čerstvým vzduchem a zajištění nuceného přívodu i odvodu vzduchu do větrané místnosti. Výhodná aplikace rekuperačního výměníku podle tohoto technického řešení do větracího zařízení zabraňuje vzniku plísní a syndromu ne45 mocné budovy, protože ředí výpary z vnitřního vybavení a snižuje nadměrnou vlhkost. Též je umožněna nastavitelnost směru proudění přívodního vzduchu do místa největší potřeby větrání. Přívod čerstvého vzduchuje oddělen od vydýchaného prostoru.

Pro snadnější výrobu rekuperačního výměníku je výhodné, když každá teplosměnná plocha vykazuje konstantní stoupání šroubovice.

-2CZ 23051 Ul

Též je výhodné, když teplosménné plochy jsou vzájemně uspořádány v pravidelné úhlové rozteči. Výhodou je stejná tlaková ztráta rekuperačního výměníku v obou směrech pro obě média se shodnými fyzikálními vlastnostmi.

Také je výhodné, když teplosménné plochy jsou vzájemně uspořádány v nepravidelné úhlové rozteči. Toto řešení je vhodné pro média různých fyzikálních vlastností.

Rovněž je výhodné, když teplosménné plochy jsou na svém vnějším a/nebo vnitřním obvodu spojeny vnější trubkou a/nebo vnitřní trubkou. Výhodou může být snadná výroba tohoto rekuperačního výměníku nebo vložky. Vnější nebo vnitřní trubka zabezpečuje oddělení obou médií od sebe.

Dále je výhodné, když teplosménné plochy jsou spojeny na vnitřním a vnějším povrchu do harmonikovi té vložky, přičemž jsou střídavě spojeny vždy dvě sousední teplosménné plochy na vnější válcovité ploše a následující dvě sousední teplosménné plochy na vnitřní válcovité ploše, přičemž do vnitřní válcovité plochy je vložena vnitřní trubka a na vnější válcovitou plochu je vložena ochranná trubka. Výhodou harmonikovité vložky je snadná výroba v jednom celku.

Také je výhodné, když protiproudý válcový rekuperační výměník má koncové rozdělovače pro radiální nebo semi-radiální vstup média a axiální výstup média vzhledem k podélné ose rekuperačního výměníku. Rozdělovač s axiálním výstupem dovoluje zvýšený dosah proudu média pro lepší promíchávání médií, např, provětrá vání vzduchu v místnosti. Radiální vstup zajišťuje rovnoměrnost proudění média.

S výhodou mohou být vnější trubka nebo vložka, případně rekuperační výměník, vloženy do ochranné trubky, čímž jsou chráněny tyto konstrukční prvky proti poškození, zejména během montáže.

Vnější trubka může být opatřena otvory pro odvod kondenzátu, přičemž ochranná trubka může být opatřena prostředkem na sběr kondenzátu. Nežádoucí kondenzát se může vytvářet při nízkých teplotách teplosměnných ploch pod teplotou rosného bodu vlhkého vzduchu a je Žádoucí tento kondenzát odstranit.

Přehled obrázků na výkresech

Technické řešení je dále podrobně popsáno na příkladných provedeních, blíže objasněných na přiložených schematických výkresech, z nichž představuje:

obr. 1 axonometrický pohled na základní konstrukční části rekuperačního výměníku s naznačenou šroubovou schodovou teplosměnnou plochou bez rozdělovačů, obr. 2 axonometrický pohled na rekuperační výměník bez rozdělovačů z obr, 1 se zobrazenými skrytými hranami, obr. 3 podélný svislý řez A-A z obr. 2, obr. 4 axonometrický pohled na jeden z konců rekuperačního výměníku a s šipkami označujícími směry vstupů a výstupů médií, obr. 5 axonometrický pohled na jeden z konců rekuperačního výměníku se zobrazením průřezů kanálů mezi teplosměnnými plochami, obr. 6 axonometrický pohled na vložku rekuperačního výměníku, kde teplosménné plochy jsou pevně spojeny s vnitřní trubkou, obr. 7 axonometrický pohled na vložku rekuperačního výměníku, kde teplosménné plochy jsou pevně spojeny s vnější trubkou, obr. 8 axonometrický pohled na vložku rekuperačního výměníku, kde teplosménné plochy jsou harmonikovité spojeny na průměrech vnitřní a vnější trubky, obr. 9 axonometrický pohled na základní konstrukční části rekuperačního výměníku s naznačenou vývrtkovou teplosměnnou plochou, bez rozdělovačů, obr. 10 axonometrický pohled na rekuperační výměník bez rozdělovačů z obr. 9, se zobrazenými skrytými hranami,

-3 CZ 23051 Ul obr. 11 podélný svislý řez B-B z obr. 10, obr. 12 axonometrický pohled na rozdělovač, obr. 13 axonometrický pohled na výměník s rozdělovači z obr. 12 a s šipkami s šipkami označujícími směry vstupů a výstupů médiím, obr. 14 axonometrický pohled na alternativní rozdělovač, obr. 15 axonometrický pohled na alternativní rozdělovač z obr. Has šipkami označujícími směry vstupů a výstupů médií, obr. 16 axonometrický pohled na aplikaci rekuperačního výměníku ve větracím zařízení vsazeném do zdi, io obr. 17 axonometrický pohled na aplikaci rekuperačního výměníku ve větracím zařízení vsazeném do zdi, v rozloženém stavu jednotlivých konstrukčních prvků, obr. 18 odpovídá zobrazení na obr. 17, avšak s částečně průhlednými konstrukčními prvky, a obr. 19 je podélný svislý řez C-C z obr. 18 s částečnými průhledy a s šipkami naznačenými směry vstupů a výstupů médií.

Příklady provedení technického řešení

Příklad 1 (Obr. 1,2,3,4, 5)

Na obr. 1 jsou zobrazeny základní konstrukční prvky válcového rekuperačního výměníku 1, a to vnější trubka 2 a vnitřní trubka 3, které jsou souosé v podélné ose 4. Pro názornost je na obr. 1 znázorněna jedna teplosměnná plocha 5, vymezená vnějšími hranami, tvořenými vnější šroubovicí 6 na vnější trubce 2, vnitřní šroubovicí 7 na vnitřní trubce 3 a na obou koncích dvěma přímkovými profily 8. Tato schodová teplosměnná plocha vzniká geometrickým tažením přímkového profilu 8 mezi vnější a vnitrní šroubovicí 6, 7.

Na obr. 2 je znázorněn axonometrický pohled na rekuperační výměník 1 z obr. 1. Podrobněji a s doplněním zobrazení dalších teplosměnných ploch 5 s viditelnými i skrytými hranami. Plnou čarou jsou zobrazeny viditelné hrany teplosměnných ploch 5, tj. vnějších i vnitřních šroubovic 6, 7 a slabší přerušovanými čarami neviditelné hrany vnějších i vnitřních šroubovic 6, 7. Na levém konci rekuperačního výměníku jsou viditelné přímkové profily 8 jednotlivých teplosměnných ploch 5, oddělující kanály 9, 10 protiproudých médií, např. vzduchu, přitom střídavě jsou vedle sebe uspořádány vstupní kanály 9 a výstupní kanály 10.

Na obr. 3, který znázorňuje rekuperační výměník i v podélném svislém osovém řezu A-A z obr. 2, na němž jsou patrnější vnitřní uspořádání rekuperačního výměníku, a to zejména vnitřní a vnější šroubovice 6, 7, a kanály 9, 10 pro protiproud médií.

Na obr. 4 je zobrazen detail jednoho z konců rekuperačního výměníku 1, z obr. 2. Na tomto de35 tailu jsou znázorněny šipkami vstupy U média a výstupy 12 média.

Na obr. 5 je tentýž detail jednoho z konců rekuperačního výměníku I z obr. 2, kde jsou vyšrafovány průřezy vstupních a výstupních kanálů 9, 10 mezi teplosměnnými plochami 5.

Na dalších obrázcích obr. 6, 7 a 8 jsou znázorněny vložky různých možných typů vložek 13, 14, 15 rekuperačního výměníku i.

Příklad 2 (Obr. 6)

Na obr. 6 je v axonometrickém pohledu vyobrazena vložka 13 rekuperačního výměníku 1, kde teplosměnné plochy 5 jsou pevně spojeny s pevnou vnitřní trubkou 3. Tato vložka 13 se vkládá buď do neznázorněné samostatné vnější trubky 2, případně do neznázorněné ochranné trubky, pro vytvoření uzavřených kanálů 9, 10 pro protiproudá média. Vložka 13 je vhodná, např. pro vložení do kruhového vzduchovodu, z důvodu úspory konstrukčních dílů.

-4CZ 23051 Ul

Příklad 3 (Obr. 7)

Na obr. 7 je v axonometrickém pohledu vyobrazena vložka 14 rekuperačního výměníku 1, kde teplosměnné plochy 5 jsou pevně spojeny s pevnou vnější trubkou 2. Do této vložky 14 se vkládá neznázoměná samostatná vnitřní trubka 3 pro bezpečné vytvoření kanálů 9, 10 protiproudých médií. Takto sestavený celek se může vložit do neznázoměné ochranné trubky 21. Vložka 14 spojená s pevnou vnější trubkou 2 je snadněji vyrobitelná než předchozí uvedená vložka 13.

Příklad 4 (Obr. 8) io Další alternativní typ vložky je harmoniková vložka 15. znázorněná v axonometrickém pohledu na obr. 8. Teplosměnné plochy 5 jsou harmonikovitě spojeny do jednoho integrálního celku, přitom jsou střídavě spojeny vždy dvě sousední teplosměnné plochy 5 na vnějším obvodu a následující dvě sousední teplosměnné plochy 5 na vnitřním obvodu harmonikové vložky £5. Harmoniková vložka 15 tak představuje skořepinové těleso, které je snadno vyrobitelné, např, vytla15 čováním nebo lisováním. Teplosměnné plochy 5 jsou harmonikovitě spojeny na vnitřním a vnějším povrchu harmonikovitě vložky 15. Do vnitřní válcovité plochy se vkládá neznázoměná vnitřní trubka 3 a na vnější válcovitou plochu se vkládá neznázoměná ochranná trubka 21. aby se vymezily kanály 9, 10 pro proudění médií.

Příklad 5 (Obr. 9, 10, 11)

Na obr. 9 jsou zobrazeny základní konstrukční prvky alternativního válcového protiproudého rekuperačního výměníku 1. Vnější trubka 2 a vnitřní trubka 3 jsou souosé v podélné ose 4 rekuperačního výměníku 1. Pro názornost je na obr. 9 znázorněna jedna teplosměnná plocha 5, vymezená čtyřmi vnějšími hranami, tvořenými vnější šroubovicí 6 na vnější trubce 2, vnitřní šrou25 bovicí 7 na vnitřní trubce 3 a na obou koncích dvěma evolventními profily 16. Tato vývrtková teplosměnná plocha vzniká geometrickým tažením evolventního profilu 16 mezi vnější 6 a vnitřní šroubovicí 7.

Na obr. 10 je znázorněn axonometrický pohled na rekuperační výměník 1 z obr. 9, podrobněji a s doplněním vyobrazení dalších teplosměnných ploch 5 s viditelnými i skrytými hranami. Plnou čarou jsou zobrazeny viditelné hrany vnějších šroubovic 6 i vnitřních šroubovic 7 a slabšími přerušovanými čarami neviditelné hrany vnějších šroubovic 6 i vnitřních šroubovic 7. Na levém konci rekuperačního výměníku 1 jsou viditelné evolventní profily 16 jednotlivých teplosměnných ploch 5, oddělující kanály 9, 10 protiproudých médií, např, vzduchu, přitom střídavě jsou vedle sebe uspořádány vstupní kanály 9 a výstupní kanály 10.

Na obr. 11, který znázorňuje rekuperační výměník I v podélném svislém osovém řezu B-B z obr. 10, je patrnější vnitřní uspořádám rekuperačního výměníku I, a to zejména vnitřní Šroubovice 6 a vnější šroubovice 7, a vstupního kanálu 9 a výstupního kanálu 10 pro protiproud médií.

Výhodou tohoto řešení je snadná vyrobitelnost teplosměnných ploch 5 z rovinné fólie jejím prostým stočením nebo ohnutím do požadovaného tvaru. Vývrtková plocha je rozvinutelná.

Příklad 6 (Obr. 12, 13)

Dalším nutným konstrukčním prvkem pro správnou funkci rekuperačního výměníku 1 jsou rozdělovače 17. umístěné na obou jeho koncích, jež zajišťují vstup 11 a výstup 12 protiproudých médií a brání nežádoucímu kontaktu obou médií. Na obr. 12 je znázorněn v detailu axonometric45 ký pohled na rozdělovač Π rekuperačního výměníku 1, s vnitřní trubkou 2 a vnější trubkou 3. Funkcí rozdělovače Π je oddělovat pri vstupu H a výstupu 12 obě média od sebe, což zajišťují vnější oddělovací plochy 18 a vnitřní oddělovací plochy 19. V příkladném provedení je vnější

-5CZ 23051 Ul oddělovací plocha 18 válcovitá a vnitřní oddělovací plocha je příkladně kuželovitá. Vstupy Π. a výstupy 12 lze mezi sebou zaměnit bez změny funkce rekuperačního výměníku 1.

Vstupy 11 médií a výstupy 12 médií na rozdělovačích 17 téhož provedení jako v předchozím obr. 12 jsou vyobrazeny na obr. 13. Obr. 13 znázorňuje axonometrický pohled na výměník 1 s rozdělovači 17, na němž jsou výraznými Šipkami označeny směry vstupů Π. a výstupů 12 médií. V tomto příkladném provedení jsou na obr. 13 na levém rozdělovači 17 vstupy 11 vnitřního vzduchu a výstupy 12 vnějšího vzduchu. Na obr. 13 na pravém rozdělovači 17 jsou vstupy 11 vnějšího vzduchu a výstupy 12 vnitřního vzduchu. Toto provedení je konstrukčně méně náročné na výrobu.

io Příklad 7 (Obr. 14, 15)

Obr. 14 a 15 znázorňují axonometrický pohled na alternativní rozdělovač 17. Alternativní rozdělovač 17 se liší od předchozího příkladného provedení 6 na obr. 12 a obr. 13 tím, že má jiné vnější oddělovací plochy 18 kuželovité. Vstupy média li jsou vedeny v semiradiálnim směru na i s rozdíl od předchozího provedení. Výhodou tohoto řešení je plynulejší vstup média s menší tlakovou ztrátou a lepší využití teplosměnných ploch pro sdílení tepla ve srovnám s předchozím příkladným provedením.

Příklad 8 (Obr. 16, 17, 18, 19)

Jedna z možných konkrétních aplikací rekuperačního výměníku 1 podle předchozích příkladů provedení je uvedena v tomto příkladu 8. Tato aplikace je vyobrazena na obr. 16, 17 18, 19. Aplikace se týká rekuperačního výměníku I ve větracím zařízení vsazeném do zdi 20.

Větrací zařízení v sestaveném stavu je schematicky vyobrazeno na obr. 16 v axonometrickém pohledu, na obr. 19 v podélném svislém řezu C-C z obr. 16.

Větrací zařízení v rozloženém stavu na základní konstrukční prvky je vyobrazeno na obr. 17,18.

Výraznými šipkami na obr. 16 a 19 jsou znázorněny směry proudění médií.

Větrací zařízení je sestaveno ze základních konstrukčních prvků, kterými jsou rekuperační výměník i s koncovými rozdělovači 17, vsazený do vnější ochranné trubky 21. která je uložena do zdi 20. Pravý koncový rozdělovač 17 je přivrácen k venkovní straně budovy, levý rozdělovač 17 je přivrácen do vnitřního prostoru budovy. Na každý z rozdělovačů 17 navazuje ventilátor 22, který zajišťuje v axiálním směru výstup 12 média z rekuperačního výměníku i. Na ventilátor 22 může výhodně navazovat filtr 23, který filtruje médium, např. vzduch do místnosti. Na filtr 23 navazuje výfuková mřížka 24 uložena v hlavici 25. Ve spodní části hlavice 25 je uložena sací mřížka 26.

Větrací zařízení pracuje následovně:

Venkovní čerstvý vzduch je nasáván radiálně zespodu sací mřížkou do pravé hlavice 25 a vstupuje přes pravý rozdělovač 17 po obvodu radiálně do rekuperačního výměníku 1, kde přes teplosměnné plochy 5 dochází ke sdílení tepla. Následně venkovní vzduch vystupuje z rekuperačního výměníku i levým rozdělovačem 17 v axiálním směru a je nasáván axiálním ventilátorem 22, který jej následně vyfukuje přes filtr 23 a výfukovou mřížku 24 do místnosti v budově. Vnitrní znečištěný vzduch postupuje analogicky stejně v opačném směru. Tedy, je nasáván radiálně zespodu sací mřížkou 26 do levé hlavice 25 a vstupuje přes levý rozdělovač 17 po obvodě radiálně do rekuperačního výměníku I, kde přes teplosměnné plochy 5 dochází ke sdílení tepla. Následně vnitřní vzduch vystupuje z rekuperačního výměníku i pravým rozdělovačem 17 v axiálním směru a je nasáván axiálním ventilátorem 22, který jej následně vyfukuje přes výfukovou mřížku 24 ven z budovy.

-6CZ 23051 Ul

Příkladná provedení nejsou omezující a jsou možné i jiné varianty a kombinace v rámci rozsahu patentových nároků.

Z předchozích příkladných provedení je zřejmé, že vstupy 11 média jsou uspořádány radiálně, ve výjimečných případech, jako je tomu u příkladného provedení 7 semiradiálně, a to po celém obvodě vnější trubky 2. Nebo při záměně vstupů 1_1 za výstupy 12 jsou potom vstupy 11 uspořádány axiálně v mezikruží, vymezeném vnější trubkou 2 a prstencem rozdělovače 17.

Výstupy 12 média jsou uspořádány axiálně v mezikruží mezi vnější trubkou 2 a vnitřní trubkou 3. Pokud se směry proudění otočí, zamění se vstupy 11 za výstupy 12, a potom výstup 12 ie uspořádán radiálně po celém obvodě vnější trubky 2.

Teplosměnné plochy 5 jsou šroubovité stočené mezi vnější trubkou 2 a vnitřní trubkou 3 a uspořádané paprskovitě kolem podélné osy 5 rekuperačního výměníku 1. Teplosměnné plochy 5 mohou mít tvar plochy, vzniklé tažením tvořícího přímého profilu 8 nebo evolventniho profilu 16 po šroubovici, kde profil 8, 16 má vždy jeden tvar, v příčném řezu kolmém na podélnou osu 4 rekuperačního výměníku i. Profil 8, 16 může mít tvar části přímky, jako je tomu v příkladném provedení 1 (obr. 1, 2, 3, 4, 5) nebo evolventy jako je tomu v příkladném provedení 5 (obr. 9,10,11). Profil může mít též tvar části kružnice, spirály, paraboly, hyperboly, atp.

Každá teplosměnná plocha 5 rekuperačního výměníku i má každou Šroubovici 6, 7 bud’ pravotočivou, nebo levotočivou. Levotočivá šroubovice 6, 7 je uvedena v příkladných provedeních 1 (obr. 1,2, 3, 4, 5), v příkladu 2 (obr. 6), v příkladu 3 (obr. 7), v příkladu 4 (obr. 8) a v příkladu 6 (obr. 12, 13). Pravotočivá šroubovice 6, 7 je uvedena v příkladných provedeních 5 (obr. 9, 10, 11) a v příkladu 7 (obr. 14, 15).

Každá šroubovice 6, 7 je stočena pod úhlem, který je větší než 0° a menší než 90° vzhledem k podélné ose 4 rekuperačního výměníku X, Ve všech příkladných provedeních může být vnější šroubovice 6 na vnější trubce 2 stočena např. cca pod úhlem 45°, a vnitřní Šroubovice 7 na vnitrní trubce 7 je stočena, např. pod úhlem 20°, Úhly stočení šroubovtc 6, 7 se mohou volit podle požadavku konkrétního provedení na výrobu ěi použití. Uhel stoupání šroubovice 6, 7 je rozdílný na vnější trubce 2 a na vnitřní trubce 3, protože stoupání obou šroubovic je shodné. Z toho plyne, že úhel stoupání vnější šroubovice 6 na vnější trubce 2 je větší než úhel stoupání vnitřní šroubovice 7 na vnitřní trubce 3·

Tvar kanálů 9, 10 pro proudění je s výhodou užší u vnitřní trubky 3 a širší u vnější trubky 21, jak je uvedeno v příkladů provedení 1 (obr. 2, 3, 4, 5). Nebo, podle příkladného provedení 5 (obr. 9, 10, 11), je rozteč mezi teplosměnnými plochami 5 konstantní.

V příkladných provedeních 6 (obr. 2, 13) a 7 (obr. 14, 15) jsou uvedeny dva možné typy rozdělovačů 17. Je možné využít i jiné vhodné konstrukční řešení rozdělovačů 17, případně je možno vytvořit rozdělovač 17 minimální konstrukční úpravou z rekuperačního výměníku χ nebo vložek. Například tak, že na jednom konci rozdělovače 17, u vložek 13. 14.15 se zaslepí liché kanály 9 a u nich se vytvoří radiální otvory pro vstup X média; a potom sudé kanály 10 vytváří výstup 12 média samy o sobě. Na opačném konci rozdělovače 17. u vložek 13. 14. 15 se zaslepí sudé kanály 10 a u nich se vytvoří radiální otvory pro vstup 11 média, a potom liché kanály 10 vytváří výstup 12 média samy o sobě.

Průmyslová využitelnost

Řešení s nuceným průtokem médií je určeno pro zpětné získávání energie u systémů určených zejména pro větrání, jako vzduchotechnický prvek větracího systému, udržující teplo nebo chlad v místnosti při větrám v budovách a též v technologických procesech, např. pro předehřev média teplem ze spalin atp. Rekuperační výměník X lze použít i v jiných průmyslových aplikacích, např. v automobilovém průmyslu, a všude tam, kde je potřeba výměna tepla mezi médii.

Claims (9)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Protiproudý válcový rekuperační výměník s vícechodými, šroubovité stočenými, tepiosměnnými plochami, určený zejména pro větrací zařízení, zahrnuje vstup (11) a výstup (12) média, vnější trubku (2) se sousose uspořádanou vnitřní trubkou (3), mezi nimiž jsou situovány

   5 teplosměnné plochy (5) šroubovité tvarované, přičemž na obou koncích rekuperačního výměníku (1) jsou situovány rozdělovače (17) pro vstup (11) a výstup (12) médií, vyznačující se tím, že má

   - vstup (11) média uspořádán radiálně, případně semiradiálně po celém obvodě vnější trubky (2);

   - výstup (12) média uspořádán axiálně v mezikruží mezi vnější trubkou (2) a vnitřní trubkou (3), io přičemž pokud se směry proudění otočí, stává se vstup (11) výstupem (12) a výstup (12) vstupem (11);

   - teplosměnné plochy (5) vícechodé šroubovité stočené mezi vnější trubkou (2) a vnitřní trubkou (3) a uspořádané paprskovitě kolem podélné osy (4) rekuperačního výměníku (1), mající tvar plochy vzniklé tažením tvořícího profilu (8, 16) po vnějších šroubovicích (6) a vnitřních šrou15 hovících (7), kde profil (8, 16) má jeden tvar, v příčném řezu kolmém na podélnou osu (4) rekuperačního výměníku (1), ze skupiny zahrnující části přímky, kružnice, spirály, evolventy, paraboly a hyperboly;

   - každou šroubovicí (6, 7) teplosměnné plochy (5) pravotočívou nebo levotočivou, a stočenou pod úhlem stoupání, který je větší než 0° a menší než 90° vzhledem k podélné ose (4) rekupe20 račního výměníku (1).
2. 2. Protiproudý válcový rekuperační výměník podle nároku 1, vyznačující se tím, že každá teplosměnná plocha (5) vykazuje konstantní stoupání šroubovice (6, 7).
3. 3. Protiproudý válcový rekuperační výměník podle nároku 1, vyznačující se tím, že teplosměnné plochy (5) jsou uspořádány vzájemně v pravidelné úhlové rozteči.

   25
4. 4. Protiproudý válcový rekuperační výměník podle nároku 1, vyznačující se tím, že teplosměnné plochy (5) jsou uspořádány vzájemně v nepravidelné úhlové rozteči.
5. 5. Protiproudý válcový rekuperační výměník podle nároku 1, vyznačující se tím, že teplosměnné plochy (5) jsou na svém vnějším a/nebo vnitřním obvodu spojeny, vnější trubkou (2) a/nebo vnitřní trubkou (3).

   30
6. 6. Protiproudý válcový rekuperační výměník podle nároku 1, vyznačující se tím, že teplosměnné plochy (5) jsou spojeny na vnitřním a vnějším povrchu do harmonikovité vložky (15), přičemž jsou střídavě spojeny vždy dvě sousední teplosměnné plochy (5) na vnější válcovité ploše a následující dvě sousední teplosměnné plochy (5) na vnitřní válcovité ploše, přičemž do vnitřní válcovité plochy je vložená vnitřní trubka (3) a na vnější válcovitou plochu je vložena

   35 ochranná trubka (21).
7. 7. Protiproudý válcový rekuperační výměník podle nároku 1, vyznačující se tím, že jeho rozdělovač (17) má radiální nebo semiradiální vstup (11) média a axiální výstup (12) média, vzhledem k podélné ose (4) rekuperačního výměníku (1).
8. 8, Protiproudý válcový rekuperační výměník podle nároku 1, vyznačující se tím,

   40 že vnější trubka (2), nebo vložka (13, 14, 15), případně rekuperační výměník (1) jsou vloženy do ochranné trubky (21).

   -8CZ 23051 Ul
9. 9. Protiproudý válcový rekuperační výměník podle nároku 1, vyznačující se tím, že vnější trubka (2) je opatřena otvory pro odvod kondenzátu, přičemž ochranná trubka (21) je opatřena prostředkem na sběr kondenzátu.