DK172656B1 - Røggasveksler og platte til sådan røggasveksler - Google Patents

Description

i DK 172656 B1

Den foreliggende opfindelse angår en røggasveksler, der omfatter platter, som strækker sig langs med og inden i en kappe, og hvilke platter er anbragt med indbyrdes afstand og danner kanaler mellem hosliggende platter, og hvilke platter er forsynet med mindst et første udspring, der udgør et indløb, alternativt et udløb, og valgfrit en anden udsparing, 5 der udgør et udløb, alternativt et indløb, for en røggas, der er beregnet til at forløbe fra en første ende af kappen gennem indløbene og udløbene i platterne til en anden ende af kappen.

DE 888 255 beskriver en røggasveksler, der omfatter et kammer med et ribberør, som 10 strækker sig langs med kammeret. Ribberøret omfatter ribber, der strækker sig vinkelret i forhold til en langsgående akse for kammeret. Ribberne er forsynet med indløb og udløb for røggassen. Indløbene og udløbene udgøres af cirkelafsnit med en konstant aftagende eller stigende højde. Gennem en central rørføring af ribberøret forløber et kølemedium.

15 Røggasveksleren, der er beskrevet i ovennævnte skrift, besidder nogle ulemper. Det er forbundet med store omkostninger at fremstille et ribberør samtidig med, at fremstilling skal finde sted til en specifik dimensionering af røggasveksleren. Desuden har en røggasveksler med et ribberør af ovennævnte type med indløb og udløb, der udgøres af cirkelafsnit en begrænset kapacitet. Røggassen vil ledes mod et center for kappen og 20 køling af ribberne skal finde sted ved hjælp af den centrale rørføring med begrænset overfladeareal. Endvidere er ribbevirkningsgraden dårlig for et rør med udvendige ribber.

Endelig udviser et ribberør med ribber, der er forsynet med cirkelafsnit, en vis gennemstrømningsmodstand for røggassen.

25 Det er således formålet med den foreliggende opfindelse at tilvejebringe en røggasveksler, der ikke er i besiddelse af ovenstående ulemper, og som således øger muligheden for køling af røggassen og nedsætter gennemstrømningsmodstanden for dermed at forøge kapaciteten.

30 Dette formål opnås med en røggasveksler, der er særpræget ved, at indløbene og udløbene udgøres af cirkelsnit, at et samlet lysningsareal af indløb og udløb i platterne er mellem 1,0 2 DK 172656 B1 og 1,5 gange, fortrinsvis 1,1 gange, størrelsen af et tvøersnitsareal af kanalerne mellem hosliggende platter.

Ved at konstruere en røggasveksler med dette kendetegn, opnås en røggasveksler med en 5 meget lav gennemstrømningsmodstand. Dette betyder, at kapaciteten udelukkende er fastlagt af røggasvekslerens fysiske dimensioner og den køling, der finder sted i røggasveksleren, og ikke er begrænset af uheldige strømningsforhold i røggasveksleren.

Platterne er fortrinsvis fremstillet som enkelte platter, der anbringes på et centralt 10 styreelement. Platternes antal og dimensioner kan varieres for at tilvejebringe røggasvekslere med forskellig kapacitet og med forskellige andre fysiske og termiske kendetegn. Det vil sige, at diameter og længde af røggasveksleren kan ændres ved at anvende platter med anden diameter eller ved at anvende et andet antal platter.

15 I en foretrukket udførelsesform er røggasveksleren særpræget ved, at platterne består af enkelte skiver, og at indløbene og udløbene i platterne består af cirkeludsnit.

Platter, hvor indløb og udløb udgøres af cirkeludsnit, besidder den fordel, at røggassen ledes mod ydre områder af ribberne. Køling af ribberne kan således finde sted ved kappen, 20 som har et væsentligt større overfladeareal end en eventuel central rørføring. Kappen og ribberne svarer til et rør med indvendige ribber til forskel fra et rør med udvendige ribber, hvor køling finder sted ved det indvendige rør med lille overfladeareal. Dette forøger røggasvekslerens kapacitet, ligesom en røggasveksler ifølge opfindelsen med en given kapacitet har væsentligt mindre dimensioner end kendte røggasvekslere med samme 25 kapacitet.

Opfindelsen vedrører således tillige en platte til en røggasveksler.

EP 0.571.881 beskriver en varmeveksler, der er dannet af platter, og som er samlet til en 30 blok. Platterne omfatter udsparinger, der udgør cirkeludsnit. Platterne er samlet således, at der i blokken dannes to spiralformede kanaler. Varmeveksleren, der er beskrevet, kan udnyttes til såvel flydende som gasformige medier.

3 DK 172656 B1

Platterne i denne varmeveksler besidder den ulempe, at de ikke i tilstrækkelig grad er i stand til at skabe en forceret strømning af f.eks. en røggas. Formålet med varmeveksleren, der er beskrevet, er at mindske gennemstrømingsmodstanden. Imidlertid vil en spiralformet kanal, som etableres med denne kendte teknik, ikke i tilstrækkelig grad sikre 5 en passende afkøling af en røggas, idet denne vil blive ledt gennem en kort kanal med et stort gennemstrømningstværsnit. Platterne er ikke forsynet med et egentligt indløb og udløb, men er blot medvirkende til at danne de spiralformede kanaler. To udsparinger danner således to kanalsystemer. Desuden er materialeforbruget stort i forhold til varmetransmissionsarealet, og overfladen i kanalerne er kantet, hvilket forøger 10 strømningsmodstanden.

Det er således formålet tillige at tilvejebringe platter, der i tilstrækkelig grad sikrer en forceret strømning af en røggas i en røggasveksler, men som samtidig fastholder gennemstrømningsmodstanden på et minimum.

15

Dette formål opnås med en platte, der er særpræget ved, at platten består af en skive, at platten i en plan del af platten er forsynet med indløb og udløb for et enkelt kanalsystem, og at indløbene og udløbene i platterne består af cirkeludsnit.

20 Cirkeludsnittene er medvirkende til opnåelse af den lave gennemstrømningsmodstand.

Cirkeludsni ttene varierer i størrelse således, at der for en blok af platter sker en stadig indskrænkning af lysningsarealet af indløbene samtidig med en stadig udvidelse af lysningsarealet af udløbene gennem blokken. Det samlede areal af indløb og udløb er det samme for hver platte.

25

En enkel måde at fremstille cirkeludsnittene i hver platte er ved at anvende et stanseværktøj, der har form som et cirkeludsnit, og med en vinkel, som svarer til det mindste udsnit, der skal foretages i en platte. Andre cirkeludsnit fremstilles som et multiplum af det mindste udsnit ved anvendelse af det samme stanseværktøj og blot 30 foretage et antal hosliggende udstansninger svarende til det krævede multiplum af det mindste udsnit. Platterne er i en foretrukket udførelsesform fremstillet af aluminium.

DK 172656 B1 4 Røggasveksleren ifølge opfindelsen kan anvendes i mange sammenhænge, f.eks. som varmeveksler fra en brændselsapparatur i et centralvarmeanlæg. Det er også muligt at anvende røggasveksleren ifølge opfindelsen til forskellige former for fartøjer.

5 Opfindelsen vil herefter blive beskrevet nærmere under henvisning til den medfølgende tegning, hvor fig. 1 er et snit gennem en udførelsesform for en røggasveksler ifølge opfindelsen, fig. 2 er planafbildninger af platter ifølge opfindelsen 10 fig. 3 er en sideafbildning af en platte ifølge opfindelsen, og fig. 4 er en planafbildning af en blok med platter ifølge opfindelsen.

Fig. I viser et snit gennem en udførelsesform for en røggasveksler ifølge opfindelsen. Røggasveksleren omfatter et forreste dæksel 1 og et bageste dæksel 2. Mellem dæksleme 15 1,2 strækker en inderkappe 3 og en yderkappe 4 sig. Et kammer 5 mellem inderkappen 3 og yderkappen 4 er forseglet med pakninger 6,7, der ligger an mod dæksleme 1,2. Et indløb 8 for røggas strækker sig gennem inderkappen 3 og yderkappen 4. Indløbet 8 kan alternativt være tilvejebragt i det forreste dæksel 1. Et modsvarende udløb 9 for røggassen strækker sig gennem det bageste dæksel 2.

20

Platter 10 er samlet i blokke 11, der strækker sig gennem inderkappen 3. I den viste udførelscsform omfatter røggasveksleren otte blokke 11 med otte hosliggende platter 10 i hver. Udsparinger 20-34 (se fig. 2A-2H) danner et indløbskammer 35 og et udløbskammer 36 for hver blok 11. Indløbskammeret og udløbskammeret er markeret ved skravering.

25 Platterne 10 er monteret på et styreelement 13, der strækker sig gennem udsparinger i en central del af platterne 10 (se fig. 2). Styreelementet 13 har fortrinsvis et rektangulært tværsnit, og udsparingerne i platterne 10 et tilsvarende rektangulært tværsnit (se fig. 2). Platterne 10 er derved forhindret i at rotere omkring styreelementet 13. Styreelementet 13 er fastgjort til det bageste dæksel 2 ved hjælp af dertil egnede midler (ikke vist).

30

En røggas, illustreret ved hjælp af flowlinjer 14, forløber gennem røggasvcksleren fra indløbet 8 til udløbet 9. Røggassen passerer platterne 10, der alle, bortset fra en forreste 5 DK 172656 B1 platte og en bageste platte, er forsynet med både et indløb og et udløb (se fig. 2A-2H).

Indløb og udløb er dannet i platterne således, at røggassen ledes mod inderkappen 3. Den forreste platte er kun forsynet med et indløb, og den bageste platte er kun forsynet med et udløb.

5

Kammeret 5 mellem inderkappen 3 og yderkappen 4 er beregnet til at indeholde et kølemiddel til afkøling af røggassen, der forløber gennem røggasveksleren. Et indløb (ikke vist) og et udløb (ikke vist) leder et kølemedium ind i kammeret. Kølemediet er fortrinsvis en væske såsom vand. Røggassen afkøles, og kølemediet opvarmes og kan efterfølgende 10 anvendes som opvarmningsmedium f.eks. i en varmeveksler i et centralvarmeanlæg.

Fig. 2A-2H viser platter 10 ifølge opfindelsen set i en planafbildning. I figuren er vist otte forskellige platter 10 svarende til de otte platter, som hver blok 11 (se fig. 1) består af. Platterne 10 omfatter en plan del 15 og er alle, bortset fra en første platte, forsynet med 15 udsparinger, der udgør indløb og udløb. Indløbene og udløbene udgøres stort set af et cirkeludsnit, der strækker sig fta en central del 16 af hver platte 10 til nær en ydre periferi 17 af platten. Den centrale del 16 af hver platte er forsynet med en udsparing 18 med et rektangulært tværsnit. Styreelementet 13 (se fig. 1) er beregnet til at strække sig gennem udsparingerne 18 i hver platte 10. Langs den ydre periferi 17 er hver platte forsynet med 20 en opkravning 19 (se fig. 3).

En første platte vist i fig. 2A er forsynet med en første udsparing 20, der udgør et indløb, alternativt et udløb. Det afhænger af, i hvilken blok 11 platten 10 er anbragt, hvorvidt udsparingen 20 udgør et indløb eller et udløb (se fig. 1). Såfremt platten 10 er anbragt i en 25 første blok, en tredje blok, en femte blok etc. set fra venstre i fig. 1, udgør udsparingen et indløb. Såfremt platten 10 er anbragt i en anden blok, en fjerde blok, en sjette blok etc. set fra venstre i fig. 1, udgør udsparingen et udløb.

Udsparingerne i platterne 10 er fremstillet ved udstansning med et stanseværktøj med 30 form som en mindste udsparing. De større udsparinger udgør alle et multiplum af den mindste udsparing. Et og samme værktøj kan således anvendes til alle udsparinger ved at foretage flere hosliggende udstansninger svarende til det multiplum af den mindste 6 DK 172656 B1 udsparing, som den pågældende udsparing udgør. Det er kun nødvendigt at fremstille fem forskellige platter for at tilvejebringe otte platter som vist i figuren, idet platterne i fig. 2B, 2C henholdsvis 2D er identiske med platterne i fig. 2F, 2G henholdsvis 2H, blot roteret 180° i forhold til hinanden.

5

Den første platte er som nævnt forsynet med en første udsparing 20. Udsparingen udgøres af et cirkeludsnit med en vinkel på 100°. En anden platte er forsynet med en første udsparing 21, der udgøres af et ciriceludsnit med en vinkel på 87,5°, og en anden udsparing 22, der udgøres af et cirkeludsnit på 12,5°. En tredje platte er forsynet med en første 10 udsparing 23, der udgøres af et cirkeludsnit med en vinkel på 75° og en anden udsparing 24, der udgøres af et cirkeludsnit på 25°. En fjerde platte er forsynet med en første udsparing 25, der udgøres af et cirkeludsnit med en vinkel på 62,5°, og en anden udsparing 26, der udgøres af et cirkeludsnit på 37,5°. En femte platte er forsynet med en første udsparing 27, der udgøres af et cirkeludsnit med en vinkel på 50°, og en anden udsparing 15 28, der udgøres af et cirkeludsnit på 50°. En sjette platte er forsynet med en første udsparing 29, der udgøres af et cirkeludsnit med en vinkel på 37,5°, og en anden udsparing 30, der udgøres af et cirkeludsnit på 62,5°. En sjette platte er forsynet med en første udsparing 31, der udgøres af et cirkeludsnit med en vinkel på 25°, og en anden udsparing 32, der udgøres af et cirkeludsnit på 75°. En sjette platte er forsynet med en første 20 udsparing 33, der udgøres af et cirkeludsnit med en vinkel på 12,5°, og en anden udsparing 34, der udgøres af et cirkeludsnit på 87,5°. Det samlede lysningsareal af udsparingerne, der udgør indløb og udløb, er det samme for hver platte.

Fig. 3 viser en platte 10 ifølge opfindelsen set i en sideafbildning. Platten har som nævnt 25 en plan del 15 med den centrale del 16, hvor udsparingen 18 er tilvejebragt. Langs den ydre periferi 17 er platten forsynet med opkravningen 19. Udsparingen 18 i den centrale del 16 er ligeledes tilvejebragt ved en opkravning. Opkravningen 19 langs den ydre periferi 17 bibringer platten 10 stivhed samtidig med at skabe en afstand a mellem hosliggende platter i en blok 11 (se fig. 1). Opkravningen 19 er beregnet til i en 30 anvendelsessituation at ligge mod inderkappen 3.

7 DK 172656 B1

Fig. 4 viser en blok 11, der består af otte platter 10 som illustreret i fig. 2. Platterne 10 er lagt sammen i blokken 11 således, at den plane del 15 afen første platte ligger an mod opkravningen 19 på en hosliggende anden platte. Indløbene, alternativt udløbene, er illustreret. Det fremgår, at lysningsarealet af indløbene, alternativt udløbene, aftager jo 5 længere gennem blokken 11, røggassen skal passere. Samtidig forøges lysningsarealet af udløbene, alternativt indløbene. Disse er ikke illustreret. Kanalerne 12 har et tværsnitsareal A set parallelt med figurens plan set i retning opefter eller nedefter. Tværsnitsarealet A er fastlagt som afstanden a mellem platterne (se fig. 3) multipliceret med en udstrækning b af platterne. Udstrækningen b er i den viste udførelsesform lig den diametrale udstrækning af 10 platterne subtraheret en udstrækning c af styreelementet. Det samlede lysningsareal af hver platte er lig med tværsnitsarealet A af hvert kammer 12 (se fig. 1) multipliceret en faktor på mellem 1,0 og 1,5, fortrinsvis 1,1.

Opfindelsen er i det ovenstående beskrevet under henvisning til en specifik udførelsesform 15 for en røggasveksler ifølge opfindelsen og for specifikke udførelsesformer for platter ifølge opfindelsen. Det vil være muligt at anvende alternative udførelsesformer for såvel røggasveksler som platter. Således kan røggasveksleren indeholde et andet antal blokke af platter end otte, ligesom antallet af platter i hver blok kan være et andet end otte. Platterne kan endvidere have en anden udformning end cirkulære, ligesom den indbyrdes afstand 20 mellem platterne kan tilvejebringes på anden måde end ved en opkravning.

25 30

Claims (10)

1. Røggasveksler, der omfatter platter (10), som strækker sig langs med og inden i en kappe (3), og hvilke platter (10) er anbragt med indbyrdes afstand og danner kanaler (12) 5 mellem hosliggende platter (10), og hvilke platter (10) er forsynet med mindst en første udsparing (20-34), der udgør et indløb, alternativt et udløb, og valgfrit en anden udsparing (20-34), der udgør et udløb, alternativt et indløb, for en røggas, der er beregnet til at forløbe fra en første ende af kappen (3) gennem indløbene og udløbene i platterne (10) til en anden ende af kappen (3), og hvilke indløb henholdsvis udløb danner indløbskammer 10 henholdsvis udløbskammer, der er indbyrdes forbundet af kanalerne (12), kendetegnet ved, at indløbene og udløbene udgøres af cirkeludsnit, at et samlet lysningsareal af indløb og udløb i platterne udgør et multiplum på mellem 1,0 og 1,5, fortrinsvis 1,1, af størrelsen af et tværsnitsareal (A) af kanalerne (12) mellem hosliggende platter (10). 15

2. Røggasveksler ifølge krav 1,kendetegnet ved, at platterne er samlet i blokke (11), og at mindst én blok (11), fortrinsvis fem blokke (11), strækker sig langs med kappen (3).

3. Røggasveksler ifølge krav 2, kendetegnet ved, at hver blok (11) omfatter otte 20 platter (10), at et mindste cirkeludsnit er mellem 1° og 22,5°, fortrinsvis 12,5°, at en første platte omfatter et første cirkeludsnit på otte gange det mindste cirkeludsnit, at en anden platte omfatter et første cirkeludsnit på syv gange det mindste cirkeludsnit og et andet cirkeludsnit på én gang det mindste cirkeludsnit, at en tredje platte omfatter et første cirkeludsnit på seks gange det mindste cirkeludsnit og et andet cirkeludsnit på to gange det 25 mindste cirkeludsnit, at en fjerde platte omfatter et første cirkeludsnit på fem gange det mindste cirkeludsnit og et andet cirkeludsnit på tre gange det mindste cirkeludsnit, og at en femte platte omfatter et første cirkeludsnit på fire gange det mindste cirkeludsnit og et andet cirkeludsnit på fire gange det mindste cirkeludsnit. 30

4. Røggasveksler ifølge krav 2 eller krav 3, kendetegnet ved, at platterne er monteret på et styreelement (13), at styreelementet strækker sig gennem udsparinger (18) i en DK 172656 B1 central del (16) af platterne (lO), at udsparingerne (18) og styreelementet (13) har et fælles tværsnit, og at tværsnittet er ikke-cirkulært.

5. Røggasveksler ifølge krav 1 eller krav 2, kendetegnet ved, at kappen omfatter en 5 inderkappe (3) og en yderkappe (4), mellem hvilke er dannet et kammer (5), at platterne (10) strækker sig langs med og inden i inderkappen (3), og at yderkappen (4) er forsynet med et indløb og et udløb for et kølemedium, hvilket kølemedium er beregnet til at forløbe gennem kammeret (5).

6. Platte til en røggasveksler, kendetegnet ved, at platten (10) omfatter en plan del (15), at den plane del (15) er forsynet med indløb og udløb for en røggas i en røggasveksler, og at indløbet og udløbet i platten (10) består af cirkeludsnit, der strækker sig fra en central del (16) til en ydre periferi (17).

7. Platte til cn røggasveksler, kendetegnet ved, at platten (10) omfatter en plan del (15), at platten (10) langs en ydre periferi (17) er forsynet med en opkravning (19), at opkravningen (19) strækker sig stort set vinkelret i forhold til den plane del (15), og at opktavningen (19) er beregnet ti! at ligge an mod en inderside af en kappe (3) i en røggasveksler. 20

8. Platte til en røggasveksler, kendetegnet ved, at platten (10) omfatter en plan del (15), at platten (10) i cn central del (16) er forsynet med en udsparing (18) med et ikke-cirkulært tværsnit, og at et styreelement (13) i en røggasveksler er beregnet til at strække sig gennem udsparingen (18). 25

9. Platte ifølge et hvilket som helst af kravene 6-8, kendetegnet ved, at platten (10) er fremstillet af aluminium.

10. Platte ifølge et hvilket som helst af kravene 6-9, kendetegnet ved, at platten (10) 30 har en ydre periferi (17), der er cirkulær.