FI67446B - Regenerativ vaermevaexlare - Google Patents

Description

1 67446

Regeneratiivinen lämmönsiirrin Tämän keksinnön kohteena on regeneratiivinen lämmönsiirrin, joka koostuu läramönvarausmateriaalia sisältä-5 västä kennosta, joka on jaettu osastoiksi väliainevirtaus-ten suuntaisilla väliseinillä, ja kennon päässä sijaitsevasta ohjauslaitteesta väliainevirtausten ohjaamiseksi vuorotellen kennon eri osastoihin.

Lämmönsiirtimiä on kahta päätyyppiä, rekuperatii-10 vista ja regeneratiivista. Edellisessä lämpö siirtyy väli-ainevirrasta toiseen lämmönsiirtimessä olevien seinämien läpi. Jälkimmäisessä taas lämmönsiirtimen kennossa oleva lämmönvarausmateriaali varataan lämpimän virtauksen lämpöenergialla ja sen jälkeen varaus puretaan johtamalla 15 kylmä virtaus kosketuksiin varatun materiaalin kanssa. Regeneraattorin toimintaperiaatteesta johtuu, että joko lämpöpintojen on oltava liikkuvia, esim. pyörivät mallit, tai sitten väliainevirtoja on ohjattava jaksottaisesti eri reittejä myöten.

20 Pyörivä, regeneratiivinen lämmönsiirrin tunnetaan esim. saksalaisesta patenttijulkaisusta 881 046, jossa koteloon sijoitetussa kennopyörässä on läpimeneviä aukkoja, joissa on säteittäisiä, lämpöä varaavia lankoja. Kotelossa ja pyörässä on ohjaussiipiä, jotka ohjaavat kylmää 25 ja lämmintä ilmavirtaa varauslankojen kautta pyörän asennosta riippuvaisesti. Tällaisen laitteen epäkohtana on pieni lämmönvarausteho ja monimutkainen rakenne. Lisäksi ilmavirtojen kulkureittien tiivistäminen aiheuttaa ongelmia.

Ilmavirtoja voidaan ohjata eri reittejä pitkin vir-30 tauksen vaihtoventtiileillä, mutta tällainen laite vaatii suurehkot toimilaitetehot ja aiheuttaa laitteiston kokonaishintaan nähden suuret investointikustannukset. Tällaisissa laitteissa, joissa ilmavirtoja ohjataan vuorotellen eri reittejä pitkin, lämmönsiirtimen kenno on esim. kaksi-35 kanavajärjestelmässä jaettu kahteen osaan, jolloin kylmä ja lämmin ilma johdetaan vuorotellen eri osien kautta.

2 67446 Tämän keksinnön päämääränä on saada aikaan regene-ratiivinen lämmönsiirron, joka on rakenteeltaan yksinkertainen ja jossa ohjauslaite vaatii hyvin vähän tilaa. Keksinnön mukaiselle läramönsiirtimelle on tunnusomaista, että 5 väliainevirtausten ohjauslaitteena on kennon väliseiniin nähden likimain poikkisuunnassa siirrettävä ja niihin tiiviisti liittyvä levyelementti, jossa on aukkoja ja aukkojen välisiä sulkuosia yhteyksien avaamiseksi ja katkaisemiseksi vuorotellen väliainevirtauskanavien ja kennon eri 10 osastojen välillä. Keksinnön mukaisessa lämmönsiirtimessä käytetään siten lämmönsiirtimen pituussuunnassa hyvin vähän tilaa vaativaa levyelementtiä, joka on kevyesti siirrettävissä väliseinien poikkisuunnassa ja helposti tiivistettävissä väliseiniin nähden. Levyelementin aukkojen 15 ja sulkuosien avulla väliainevirtaukset voidaan ohjata väliainevirtauskanavasta aina haluttuun osastoon.

Ohjauslaitteen tehokkaan toiminnan kannalta on edullista, että levyelementin kunkin aukon ja sulkuosan pinta-ala vastaa yhden väliainevirtauskanavan ja yhden osaston 20 välisen aukon pinta-alaa ja että kennon kullakin osastolla on yhteinen aukko jokaisen väliainevirtauskanavan kanssa. Tämän suoritusmuodon mukaan kennon osastot on siten järjestetty niin, että niiden leveys vastaa väliainevirtauskanavien yhteenlaskettua leveyttä. Tämän ansiosta väli-25 ainetta voidaan syöttää jokaisesta väliainevirtauskanavasta kennon jokaiseen osastoon. Koska levyelementin jokainen aukko ja sulkuosa vastaa pinta-alaltaan sitä aukkoa, jonka kautta väliainevirtauskanava on yhteydessä kennon yhteen osastoon, väliaineen pääsy lämmönsiirtimen kennoon 30 on säädettävissä osastoittain.

Levyelementti on yksinkertaisimmassa suoritusmuodossaan muodostettu luistiksi, joka on siirrettävissä suoraviivaisesti likimain väliseinien poikkisuunnassa. Luisti voidaan tehokkaasti tiivistää kennon väliseiniin 35 nähden siten, että luistin aukkojen niiden reunojen kohdalla, jotka ovat kohtisuorassa luistin liikesuuntaa 3 67446 vastaan, on kennon sisään työntyvä reunalista, joka tiivistää luistia väliseiniin nähden.

Keksinnön erään erittäin edullisen suoritusmuodon mukaan kennon kumpaankin päähän on sijoitettu saman-5 lainen levyelementti. Tämän ansiosta väliainevirtaukset voidaan aina johtaa suoraan lämmönsiirtimen läpi, joten poistokanavissa virtaa aina sama, esim. kylmä tai lämmin väliaine.

Koska kennon osastoihin päästetään kulloinkin 10 väliainetta vain kunkin osaston ja väliainevirtauskana-van yhteisen aukon kautta, virtauksen on voitava levitä sivusuunnassa osaston koko leveydelle, jotta lämmönsiirto olisi mahdollisimman tehokasta. Väliaineen siirtymistä sivusuunnassa edistetään siten, että levyelementin 15 ja kennossa sijaitsevan lämmönvarausmateriaalin välissä on vapaa tila.

Keksintö voidaan myös toteuttaa siten, että luisti koostuu kunkin väliainevirtauskanavan kohdalla sijaitsevasta osaluistista, joka voi liikkua toisiin osaluistei-20 hin nähden. Tästä rakenteesta on se etu, että osaluistit voidaan tehdä lyhyemmiksi kuin jos käytetään kaikille väliainevirtauskanaville yhteistä luistia. Pienemmän pituutensa ansiosta osaluistit mahtuvat kaikissa asennoissaan lämmönsiirtimen ulkopintojen sisäpuolelle.

25 Keksinnön mukaista lämmönsiirrintä selitetään seuraavassa tarkemmin oheiseen piirustukseen viitaten, jossa kuvio 1 esittää keksinnön mukaista lämmönsiirrintä räj ähdyskuvana, 30 kuvio 2 esittää luistin osaa, kuvio 3 esittää levyelementin toista suoritusmuotoa ja kuviot 4-6 esittävät kaavamaisesti lämmönsiirtimen toimintaa.

4 67446

Kuviossa 1 on esitetty tulokanava 1, joka on pystysuoran väliseinän avulla jaettu kahteen osaan, joista toinen on esim. rakennuksen sisään virtaavan kylmän ilman kanava 2 ja toinen on rakennuksesta ulos virtaavan lämpi-5 män ilman kanava 3. Kanavan 2 väliainevirtaus on merkitty katkonaisella nuolella ja kanavan 3 väliainevirtaus jatkuvalla nuolella. Kuvion oikeassa päässä on poistokanava 4, jossa on samoin kylmän ilman kanava 5 ja lämpimän ilman kanava 6.

10 Kanavien 1 ja 4 väliin on sijoitettu lämmönsiirrin 7, jolla on sama neliö- tai suorakaidepoikkileikkausmuoto kuin kanavilla 1, 4. Lämmönsiirrin on jaettu useisiin osastoihin 8 vaakasuorilla väliseinillä 9. Väliseinät 9 ovat siten poikittain kanavien 1 ja 4 väliseiniin nähden 15 ja osastojen 8 toinen puolikas on virtauskanavien 2, 5 kohdalla ja toinen virtauskanavien 3, 6 kohdalla. Osastoissa on lämmönvarausmateriaalina toimivia, väliseinien 9 suuntaisia metallilevyjä 10, jotka ovat edullisesti aallotettuja niiden pinnan kasvattamiseksi.

20 Lämmönsiirtimen 7 ja tulo- sekä poistokanavien 1, 4 väliin on laakeroitu luistit 11 ja 12 niin, että niitä voidaan siirtää pystysuunnassa kahden asennon välillä. Luisteissä on aukkoja 13 ja sulkuosia 14. Sekä aukkojen että sulkuosien pystysuora korkeus vastaa yhden osaston 25 8 vastaavaa mittaa kun taas aukkojen sulkuosien vaakasuora leveys vastaa yhden virtauskanavan 1, 3, 5, 6 leveyttä. Aukot ja sulkuosat on järjestetty luistiin siten, että aukon vieressä ja ylä- sekä alapuolella on aina sulkuosa, minkä seurauksena kennon kuhunkin osastoon pääsee kulloin-30 kin vain kylmää tai lämmintä ilmaa. Luistin toimilaitteena on esim. solenoidi 15.

Kuviossa 2 on esitetty osa luistin siitä sivusta, joka on kennoa 7 vasten. Kuviosta nähdään, että aukkojen 13 ja sulkuosien 14 vaakasuorissa ylä- ja alareunoissa on 35 ulkoneva reunalista 16, joka toimii luistin ja kennon väliseinien välisenä tiivistyselimenä.

5 67446

Kuvioissa 4-6 on esitetty keksinnön mukaisen läm-mönsiirtimen toimintatapa, jolloin kuviot 4 ja 5 esittävät lämmönsiirrintä pystyleikkauksena ja kuvio 6 esittää läm-mönsiirrintä vaakaleikkauksena. Kuvioissa 4 ja 5 on sel-5 vyyden vuoksi esitetty vain neljä kennon osastoa 8. Näissä kuvioissa nähdään myös luistien 11, 12 ja lämmönvarauslevyjen 10 väliset vapaat tilat 17. Katkoviivalla esitetyt nuolet kuvaavat piirustuksen tason alla olevaa kylmää ilmavirtausta kanavissa 2, 5 ja jatkuvalla viivalla piirre-10 tyt nuolet kuvaavat piirustuksen tasossa sijaitsevaa lämmintä ilmavirtausta kanavissa 3, 6.

Kuviossa 4 luistit 11, 12 ovat yläasennossaan, jolloin sulkuosat 14 sulkevat ylimmän osaston 8 ja kanavien 3, 6 välisen yhteyden, toiseksi ylimmän osaston ja kana-15 vien 2, 5 välisen yhteyden, kolmanneksi ylimmän osaston ja kanavien 3, 6 välisen yhteyden ja neljänneksi ylimmän osaston ja kanavien 2, 5 välisen yhteyden. Aukot 13 sallivat puolestaan kanavasta 5 saapuvan kylmän ilman virrata ylimmän ja kolmanneksi ylimmän osaston läpi kanavaan 2 ja 20 lämpimän ilman toiseksi ja neljänneksi ylimmän osaston läpi kanavasta 3 kanavaan 6. Kuviossa 6 on ylhäältä päin esitetty, kuinka kylmä ilma virtaa aukon 13 kautta ylimpään osastoon 8, jossa se osittain vapaan tilan 17 ansiosta leviää osaston koko leveydelle ja virtaa sitten edel-25 leen luistin 11 aukon 13 kautta kanavaan 2. Kylmän ilman virratessa osaston läpi siinä olevat lämmönvarauslevyt 10 jäähtyvät, jota vastoin levyt lämpenevät niissä osastoissa, joiden läpi lämmin ilma virtaa.

Kun kylmä ilma ei enää lämpene riittävästi lämmön-30 siirtimessä luistit siirtyvät kuvion 5 mukaiseen ala-asentoonsa, jolloin lämmintä ilmaa kanavasta 3 alkaa virrata ylimpään ja kolmanneksi ylimpään osastoon lämmittäen siellä lämmönvarauslevyjä 10 ja kylmää ilmaa alkaa virrata toiseksi ja neljänneksi ylimpään osastoon ottaen lämpöä juuri 35 lämmenneistä lämmönvarauslevyistä. Kuvioista 4 ja 5 nähdään, kuinka reunalistat 16 painautuvat tiiviisti kennon 6 67446 väliseiniä 9 vasten.

Kuten edellisestä huomataan, mahdollistaa kahden luistin käyttö sen, että kanavissa 3, 6 aina virtaa lämmintä ilmaa ja kanavissa 5, 2 aina kylmää ilmaa, mikä 5 yksinkertaistaa ilmanvaihtolaitteiston rakennetta.

Kuviossa 3 on esitetty keksinnön suoritusmuoto, jossa luisti on korvattu kennon joka toisen väliseinän 9 päätyreunaan kääntyvästä laakeroiduilla läpillä 18, joita kääntämällä jompi kumpi vierekkäisistä osastoista 8 10 voidaan sulkea.

Edellä esitetystä poiketen toinen luisti voidaan korvata kennon päätyyn rakennetuilla kiinteillä aukoilla ja sulkuosilla. Tästä on kuitenkin se epäkohta, että ilmavirrat kulkevat luistin toisessa asennossa ristiin ken-15 nossa 7, joten esim, kanavissa 5, 6 virtaa tällöin vuorotellen kylmää ja lämmintä ilmaa. Keksintöä voidaan käyttää siinäkin tapauksessa, että ilmakanavia on enemmän kuin kaksi. Luisti on tällöin jaettava ilmakanavien lukumäärää vastaavaan lukumäärään osia. Kuten kuvioista 1, 4 ja 5 näh-20 dään, on luisti tehtävä jonkin verran korkeammaksi kuin lämmönsiirtimen kenno 7. Luisti voidaan tehdä lyhyemmäksi jakamalla se keskipystyviivaa pitkin kahteen osaluistiin, joita voidaan liikuttaa toisistaan riippumattomasti.

Claims (9)

67446

1. Regeneratiivinen lämmönsiirrin, joka koostuu lämmönvarausmateriaalia (10) sisältävästä kennosta (7), 5 joka on jaettu osastoiksi (8) väliainevirtausten suuntaisilla väliseinillä (9), ja kennon päässä sijaitsevasta ohjauslaitteesta (11, 12) väliainevirtausten ohjaamiseksi vuorotellen kennon eri osastoihin (8), tunnettu siitä, että väliainevirtausten ohjauslaitteena on kennon 10 väliseiniin (9) nähden likimain poikkisuunnassa siirrettävä ja niihin tiiviisti liittyvä levyelementti (11, 12; 18), jossa on aukkoja (13) ja aukkojen välisiä sulkuosia (14) yhteyksien avaamiseksi ja katkaisemiseksi vuorotellen väliainevirtauskanavien (2, 3; 5, 6) ja kennon eri osas-15 tojen (8) välillä.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen lämmönsiirrin, tunnettu siitä, että levyelementin kunkin aukon (13) ja sulkuosan (14) pinta-ala vastaa yhden väliaine-virtauskanavan (2, 3; 5, 6) ja yhden osaston (8) välisen 20 aukon pinta-alaa.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen lämmönsiirrin, tunnettu siitä, että kennon kullakin osastolla (8) on yhteinen aukko jokaisen väliainevirtauskanavan (2, 3; 5, 6) kanssa.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen lämmönsiirrin, tunnettu siitä, että levyelementtinä on luisti (11/ 12), joka on siirrettävissä suoraviivaisesti likimain väliseinien (9) poikkisuunnassa.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen lämmönsiirrin, 30 tunnettu siitä, että luistin (11, 12) aukkojen niiden reunojen kohdalla, jotka ovat kohtisuorassa luistin liikesuuntaa vastaan, on kennon (7) sisään työntyvä reuna-lista (16), joka tiivistää luistia väliseiniin (9) nähden.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen lämmönsiirrin, 35 tunnettu siitä, että kennon (7) kummassakin päässä on levyelementti (11, 12; 18). 8 67446

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen lämmönsiirrin, tunnettu siitä, että levyelementin (11, 12; 18) ja kennossa sijaitsevan lämmönvarausmateriaalin (10) välissä on vapaa tila (17).

8. Patenttivaatimuksen 2 mukainen lämmönsiirrin, tunnettu siitä, että luisti (11, 12) koostuu kunkin väliainevirtauskanavan (2, 3, 5, 6) kohdalla sijaitsevasta osaluistista, joka voi liikkua toisiin osaluis-teihin nähden.

9 67446