FI98859C - Lämmönvaihdin ja menetelmä sen konstruoimiseksi - Google Patents

Description

98859 Lämmönvaihdin ja menetelmä sen konstruoimiseksi Tämän keksinnön kohteena on lämmönvaihdin, joka käsittää kalvomateriaalista 5 muodostettuja pusseja lämmön siirtämiseksi pussien sisäpuolella lauhdutettavasta höyrystä pussien ulkopinnoilla haihdutettavaan nesteeseen sekä pussien yläpäässä olevat syöttökanavistot höyryn ja nesteen jakamiseksi pussien sisä-ja ulkopuolisille lämmönsiirtopinnoille.

10 Fl-kuulutusjulkaisussa 86961 on kuvattu muovikalvoa olevista pusseista koostuva lämmönvaihdin, joka on tarkoitettu meriveden tislaamiseen tai erilaisten liuosten tai suspensioiden väkevöintiin. Neste- ja höyrykanavistoilla varustetut pussit on sidottu toisiaan vasten pakaksi, jossa käsiteltävä neste johdetaan haihtumaan pussien ulkopinnoille, minkä jälkeen haihdehöyry puristetaan kompressorilla korkeampaan pai-15 neeseen ja lämpötilaan ja johdetaan pussien sisään lämmityshöyryksi, joka lämmön siirrossa lauhtuu takaisin nesteeksi.

Esillä olevaan keksintöön PL 2 § 2 mom. mukaisessa suhteessa olevassa FI-patentti-hakemuksessa 944472 on esitetty pussien yläpäässä sijaitseva nesteen-ja höyryn-20 syöttökanavistot käsittävä konstruktio, joka soveltuu FI-julkaisussa 86961 kuvatulla periaatteella toimivaan lämmönvaihtimeen. Ko. hakemuksen mukaan kanavistot on aikaansaatu toisiinsa kiinnitetyillä elementeillä, joista joka toinen sijaitsee pussin pään sisäpuolella ja joka toinen pussin ulkopuolella ja joissa on kiinnityseliminä ko-houtumia ja syvennyksiä, joiden väleihin pussien kalvopinnat ovat lukittuina. Ko-25 houtumien ja syvennysten avulla kalvot on täten taivutettu poimuille, jotka kaventavat pusseja niiden leveyssuunnassa aikaansaaden samalla paisuntavaran, jolla estetään pussien venyminen tai repeytyminen niiden sisään syötettävän paineistetun lämmityshöyryn vaikutuksesta.

30 Esillä olevaan keksintöön niin ikään PL 2 § 2 mom. mukaisessa suhteessa olevassa FI-patenttihakemuksessa 953182 on edelleen esitetty nesteen-ja höyrynsyöttökana-vien rakenneratkaisu, jossa pussit, joiden yläpäihin on sovitettu pussien sisäpuoliset höyrynsyöttölistat, on kiinnitetty irrotettavasti yhteiseen höyry- ja nestekanavia sisältävään kanavarunkoon. Myös tässä tapauksessa pussin kalvomateriaalin poimutus 35 on aikaansaatu mainituissa listoissa olevien kohoutumien tai syvennysten avulla.

Edellä mainituissa aikaisemmissa ratkaisuissa saattaa esiintyä hankaluuksia taivutettaessa kalvomateriaalia seuraamaan neste- tai höyrykanavia muodostavien element- 98859 2 tien tai listojen kohoutumia tai syvennyksiä materiaalin saattamiseksi halutulla tavalla poimuille. Helposti käy niin, että muovikalvo elementtien tai listojen väleihin tai ympärille saatettuna antaakin venymällä myöten, jolloin haluttua poimuttumista ei tapahdu.

5 Tämän keksinnön tarkoituksena on muodostaa edellä esitetyille vaihtoehtoinen ratkaisu kalvomateriaalista muodostuvien pussien liittämiseksi lämmönvaihtimen yläpään höyrykanaviin, jolla päästään yksinkertaiseen, kompaktiin rakenteeseen ja jolla mainittu kalvojen venymisongelma on vältettävissä. Keksinnön mukaiselle lämmön-10 vaihtimelle on tunnusomaista se, että kunkin pussin yläpäässä on pussin sisään sovitettu höyrykanavia rajaava, oleellisesti suora lista, johon pussi on kiinnitetty, ja että kiinnityksen yhteydessä pussia on sen paisutettavuutta varten muovattu leikkaamalla pussin yläreuna koveraksi, vetämällä se tämän jälkeen suoraksi niin, että pussin keskusta kohoaa suhteessa pussin sivuihin, ja kiinnittämällä reuna tällä tavoin suoristet-15 tuna pussin sisäpuoliseen listaan.

Keksinnön mukaan pussien sisäpuolisten, höyrykanavia rajaavien listojen sivut ovat oleellisesti suoria tasopintoja, so. vailla ennestään tunnettujen ratkaisujen kohoutumia ja/tai uria nesteen-ja höyrynsyöttöelementtien kiinnittämiseksi toisiinsa, jolloin 20 listoihin kiinnitettyjen pussien kalvomateriaalin venymistä poimujen tai urien johdosta ei voi tapahtua. Pussin keskustan kohotuksella suhteessa pussin sivuihin on aikaansaatu se, että pussin sivuilla on hieman enemmän kalvomateriaalia, minkä seurauksena pussi paisuu ja jännittyy höyryn vaikutuksesta tasaisesti ilman merkittäviä jännityseroja pussin keskustan ja reuna-alueiden kesken. Keksinnön mukainen 25 lämmönvaihdin hyödyntää pussien lämmönsiirtopintojen kapasiteetin tehokkaasti niiden koko leveydeltä, välttää pussien kalvomateriaalin venymät tai repeilyn ja pitää paisutetun pussin höyrynsyöttökanavat ja sisuksen avoimena niin, ettei niihin synny höyrynsyöttöä häiritseviä tukoksia.

Keksinnön mukaan pussin yläreunan leikkaaminen voi tapahtua niin, että sen muo-30 dostaman kaaren syvyys on noin 1-4 %, edullisesti noin 2-3 %, paisuttamattoman pussin leveydestä.

Kunkin pussin kalvopari voi olla saumattu toisiinsa pystysuunnassa etenevin saumoin, jotka jakavat pussin sisäpuolisen tilan vastaavasti pystysuuntaisiin kaistoihin. Saumat on edullisesti muotoiltu sahanterämäisesti mutkitteleviksi ja käsittävät kat-35 koksia, joiden kohdilta rinnakkaiset kaistat ovat yhteydessä toinen toisiinsa. Keksinnön mukaisessa lämmönvaihtimessa pusseihin johdettu paineistettu lämmityshöyry saa mainitut kaistat pullistumaan auki tasaisesti pussien koko leveydeltä.

Il 98859 3

Keksinnön mukaan lämmönsiirtoelementteinä toimivia pusseja voidaan deformoida myös niiden alapäästä vastaavalla tavalla kuin niiden yläpäästä. Tässä tapauksessa kunkin pussin alapäätä on muovattu leikkaamalla pussin alareuna ylöspäin koveraksi, vetämällä se tämän jälkeen suoraksi niin, että pussin sivut kohoavat suhteessa 5 pussin keskustaan ja kiinnittämällä pussin alareuna tällä tavoin suoristettuna pussin alapään sisään sovitettuun, lauhteenpoistokanavia käsittävään listaan. Pussin ylä- ja alapäät voivat tällöin olla toisiinsa nähden oleellisesti symmetriset.

Keksinnön erään edullisen sovellutusmuodon mukaan lämmönvaihtimen yläpään nesteensyöttökanavistot sisältyvät elementteihin, jotka on sijoitettu pussien väleihin 10 niin, että nestekanavat ovat osaksi tai kokonaan pussien sisäpuolisten, höyrykanavia rajaavien listojen alapuolella. Tämä mahdollistaa kompaktin rakenteen, jossa listat ja nestekanavia sisältävät elementit on muotoiltu keskenään hyvin yhteensopiviksi ja jossa listat ovat mainittujen elementtien kannattamina. Kohoutumia ja syvennyksiä listojen ja elementtien sitomiseksi toisiinsa ei rakenteessa tarvita ja rakenne on help-15 po koota ja helppo purkaa esim. pussien vaihtoa varten.

Keksinnön kohteena on myös menetelmä kalvomateriaalista muodostettuja pusseja käsittävän lämmönvaihtimen konstruoimiseksi, jolle on tunnusomaista se, että kunkin litteän, oleellisesti suorakaiteen muotoisen pussin yläreuna leikataan koveraksi, että reunan sisäpuolelle sovitetaan suora, pussin sisään johtavia höyrykanavia käsit-20 tävä lista, että pussin yläreuna vedetään pussia taivuttaen suoraksi niin, että pussin keskusta kohoaa suhteessa pussin sivuihin, ja kiinnitetään näin suoristettuna pussin sisäpuoliseen listaan, ja että pussit kootaan niiden väleihin sovitettavien, nestekanavia sisältävien levymäisten elementtien kanssa yhteensidotuksi, lämmönvaihtimen muodostavaksi pakaksi, jossa lämpö siirtyy pussien sisäpuolella olevasta höyrystä 25 pussien ulkopinnoilla valuvaan nesteeseen.

Keksintöä selostetaan seuraavassa yksityiskohtaisemmin esimerkin avulla viittaamalla oheiseen piirustukseen, jossa: 30 kuvio 1 esittää keksinnön mukaiseen lämmönvaihtimeen kuuluvaa pussia ennen höyrynsyöttö-ja lauhteenpoistokanavia sisältävien listojen kiinnittämistä sen ylä-ja alapäähän, kuvio 2 esittää kuvion 1 mukaista pussia, jonka yläpää on varustettu höyrynsyöttö-kanavia käsittävällä listalla ja alapää lauhteenpoistokanavia käsittävällä 35 listalla, 98859 4 kuvio 3 esittää pussia osana neste- ja höyrykanavistoilla varustettua lämmönvaih-dinta, joka on esitetty pussin yläpään nesteensyöttökanavien kohdalta leikattuna, ja kuvio 4 esittää poikkileikkausta lämmönvaihtimen kolmen vierekkäisen pussin ylä-5 päistä niihin liittyvine nesteen- ja höyrynsyöttökanavineen leikkauksena IV-IV kuviosta 3.

Esimerkin mukaisen lämmönvaihtimen yksittäinen lämmönsiirtoelementti on kuviossa 1 nähtävä taipuisaa kalvomateriaalia, kuten muovikalvoa oleva pussi 1. Pussi 1 on yleisesti ottaen suorakaiteen muotoinen, mutta se on leikattu ylä- ja alareunois-10 taan 2, 3 koveraksi niin, että kummankin reunan muodostaman kaaren syvyys h on tässä tapauksessa n. 3 % suoran eli paisuttamattoman pussin leveydestä L. Lisäksi pussin ylänurkkia 4 on muotoiltu leikkaamalla niistä pois palat. Pussin 1 muodostava kalvopari on saumattu yhteen pussin pystysuunnassa etenevin, sahanterämäisesti mutkittelevin saumoin 5, jotka jakavat pussin sisuksen pystysuuntaisiin, höyrykana-15 vina toimiviin kaistoihin 6. Saumat 5 käsittävät säännöllisin välimatkoin katkoksia 7, joiden kohdilta rinnakkaiset kaistat 6 ovat yhteydessä toinen toisiinsa. Kuvion 1 mukaisessa litteässä pussissa 1, jota ei vielä ole varustettu listoilla tarvittavien kanavastojen aikaansaamiseksi, saumat alkavat pussin yläosassa kaikki samalta vaakatasolta, joka on osoitettu pisteviivalla 8, ja päättyvät pussin alaosassa samalla vaakatasolle, 20 joka on osoitettu pisteviivalla 9.

Pussi 1 varustetaan keksinnön mukaan pussin yläpäähän 2 vastakkaisten kalvojen väliin kiinnitettävällä, pussin sisään johtavia höyrykanavia 10 käsittävällä listalla 11 kuvion 2 mukaisesti. Listan 11 kiinnitys on suoritettu suoristamalla pussin kovera ylä-25 reuna 2 antaen kalvojen pussin sivuilla 12 samalla taipua pääasiassa vaakasuuntaisille poimuille 13 ja saumaamalla lista 11 pussin suoristetun reunan sisäpuolelle. Poimut 13 toimivat paisuntavarana pussin 1 täyttyessä käytön aikana paineistetulla lämmitys-höyryllä. Yläreunan 2 suoristuksen ja listan 11 kiinnityksen yhteydessä pussin keskustaa on kohotettu suhteessa pussin pystysivuihin 12, mikä nähdään kuviossa 2 sii-30 nä, että pussin sisäpuolisten saumojen 5 alkamislinja 8 on taipunut kuperaksi.

Vastaavalla tavalla varustetaan pussi 1 sen alapäähän 3 vastakkaisten kalvojen väliin kiinnitettävällä, pussista ulos johtavia lauhteenpoistokanavia 14 käsittävällä listalla 15. Listan 15 kiinnitys on suoritettu suoristamalla pussin ylöspäin kovera alareuna 3 antaen kalvojen pussin sivuilla samalla taipua vaakasuuntaisille poimuille 13 ja sau-35 maamalla lista 15 pussin suoristetun alareunan sisäpuolelle. Toimenpiteen tuloksena pussin pystysivut 12 kohoavat suhteessa pussin keskustaan, mikä kuviossa 2 näkyy siinä, että pussin sisäpuolisten saumojen 5 päättymislinja 9 on taipunut koveraksi.

98859 5 Lämmönvaihdin, joka voi käsittää suuren määrän toisiaan vasten sijaitsevia pusseja 1, kootaan latomalla vuorotellen listoilla 11, 15 varustettuja pusseja ja nesteen syöt-tökanavia 16 sisältäviä elementtejä 17 vastakkain ja sitomalla ne toisiinsa pakaksi kuviossa 4 esitetyn mukaisesti. Kuviossa 3 nähdään leikattuna yksittäinen nesteka-5 navia 16 sisältävä elementti 17, jonka kautta syötetään haihdutettavaa nestettä kahden vierekkäisen pussin toisiaan vasten oleville ulkopinnoille 18, jotka toimivat läm-mönsiirtopintoina. Nesteen syöttö tapahtuu lämmönvaihtimen sivuilta elementin 17 viistosti alaspäin viettäviin syöttökanaviin 19, jotka jakautuvat pystysuuntaisiin, nesteen lämmönsiirtopinnoille 18 levittäviin jakokanaviin 20 kuviossa 3 olevien nuolten 10 mukaisesti. Lämmityshöyiy, joka on edullisesti saatavasta haihdehöyrystä kompressorin avulla kuumennettua ja paineistettua höyryä, syötetään lämmönvaihtimen päältä listojen 11 sisältämiin höyrykanaviin 10, joista höyry etenee pussien 1 sisään lauhtuen saumojen 3 rajaamissa mutkittelevissa pystysuuntaisissa kanavissa 6 nesteeksi. Pussin sisäpuolisten höyrykanavien 6 vaatima paisuntavara on aikaansaatu 15 pussiin keksinnön mukaisesti synnytetyillä vaakasuuntaisilla poimuilla tai rypyillä 13, jotka tasoittuvat pussin paisuessa.

Nesteen- ja höyiynsyöttökanavistot keksinnön mukaisessa lämmönvaihtimessa muodostavien elinten rakenne nähdään parhaiten kuviosta 4. Nesteensyöttökanavat 19, 20 20 sisältyvät kapeisiin, levymäisiin, sivusuuntaan suljettuihin elementteihin 17, joi den yläosassa on porrasmaiset olakkeet 21, jotka kannattavat elementtien välisiä, pussien 1 sisäpuolisia, höyrynsyöttölistoja 11. 01akkeiden21 yläpuolella elementeissä 17 on ohuet levymäiset osat, jotka sijaitsevat listojen 11 välissä ja ulottuvat elementtien pyöristettyihin päihin 22. Listat 11 sijaitsevat siten, että höyrykanavat 25 10 ovat kokonaisuudessaan nestekanavien 19, 20 yläpuolella. Kalvomateriaalia ole vien pussien yläreunat 2 ovat oleellisesti listojen 11 yläreunojen tasalla ja pussien kalvopaiit sijaitsevat yläosassaan nesteensyöttöelementtien 17 välissä. Pussien sisäpuoliset saumat 5 ja kaistat 6 alkavat kuvion 4 mukaan elementtien 17 alareunan 23 kohdalta. Kuvioon 4 on merkitty nuolin höyryn syöttö pussien 1 sisään ja nesteen 30 syöttö kanavien 19, 20 kautta pussien lämmönsiirtopinnoille 18.

Alan ammattimiehelle on selvää, että keksinnön erilaiset sovellutusmuodot eivät rajoitu edellä olevaan esimerkkiin vaan voivat vaihdella oheisten patenttivaatimusten puitteissa.

Claims (10)

98859 6

1. Lämmönvaihdin, joka käsittää kalvomateriaalista muodostettuja pusseja (1) lämmön siirtämiseksi pussien sisäpuolella lauhdutettavasta höyiystä pussien ulkopinnoilla (18) haihdutettavaan nesteeseen sekä pussien yläpäässä olevat syöttökana- 5 vistot (10, 16, 19, 20) höyryn ja nesteen jakamiseksi pussien sisä- ja ulkopuolisille lämmönsiirtopinnoille, tunnettu siitä, että kunkin pussin (1) yläpäässä (2) on pussin sisään sovitettu höyrykanavia (10) rajaava, oleellisesti suora lista (11), johon pussi on kiinnitetty, ja että kiinnityksen yhteydessä pussia on sen paisutettavuutta varten muovattu leikkaamalla pussin yläreuna (2) koveraksi, vetämällä se tämän jälkeen 10 suoraksi niin, että pussin keskusta kohoaa suhteessa pussin sivuihin (12), ja kiinnittämällä reuna tällä tavoin suoristettuna pussin sisäpuoliseen listaan (11).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen lämmönvaihdin, tunnettu siitä, että reunan (2) muodostaman kaaren syvyys (h) on noin 1-4 %, edullisesti noin 2-3 % paisutta- 15 mattoman pussin leveydestä (L).

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen lämmönvaihdin, tunnettu siitä, että kunkin pussin (1) kalvopari on saumattu toisiinsa pystysuunnassa etenevin saumoin (5), jotka jakavat pussin sisäpuolisen tilan vastaavasti pystysuuntaisiin kaistoihin (6). 20

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen lämmönvaihdin, tunnettu siitä, että saumat (5) mutkittelevat sahanterämäisesti ja käsittävät katkoksia (7), joiden kohdilta rinnakkaiset kaistat (6) ovat yhteydessä toinen toisiinsa.

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen lämmönvaihdin, tunnettu siitä, että kunkin pussin (1) alapäätä (3) on muovattu leikkaamalla pussin alareuna ylöspäin koveraksi, vetämällä se tämän jälkeen suoraksi niin, että pussin sivut (12) kohoavat suhteessa pussin keskustaan, ja kiinnittämällä pussin alareuna tällä tavoin suoristettuna pussin alapään sisään sovitettuun, lauhteenpoistokanavia (14) käsittä-30 vään listaan (15).

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen lämmönvaihdin, tunnettu siitä, että lämmönvaihtimen yläpään nestekanavistot (16, 19, 20) muodostavat elementit (17) on sijoitettu pussien väleihin niin, että nestekanavat ovat osaksi tai koko- 35 naan höyrykanavia rajaavien listojen alapuolella.

7. Patenttivaatimuksen 3 ja 6 mukainen lämmönvaihdin, tunnettu siitä, että nestekanavistot (16, 19, 20) on muodostettu levymäisillä elementeillä (17) ja että pus- li 98859 7 sien (1) sisäiset pystysaumat (5) ulottuvat elementtien alareunan (23) korkeudelle tai elementtien väleihin.

8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen lämmönvaihdin, tunnettu siitä, että nestekanavistot (16, 19, 20) sisältyvät erillisiin levymäisiin, sivuiltaan suljettui- 5 hin elementteihin (17), jotka levittävät pussien (1) sivuilta syötetyn nesteen tasaisesti pussien lämmönsiirtopinnoille (18).

9. Menetelmä kalvomateriaalista muodostettuja pusseja (1) käsittävän lämmönvaihtimen konstruoimiseksi, tunnettu siitä, että kunkin litteän, oleellisesti suorakai- 10 teen muotoisen pussin (1) yläreuna (2) leikataan koveraksi, että reunan sisäpuolelle sovitetaan suora, pussin sisään johtavia höyrykanavia (10) käsittävä lista (11), että pussin yläreuna vedetään pussia taivuttaen suoraksi niin, että pussin keskusta kohoaa suhteessa pussin sivuihin, ja kiinnitetään näin suoristettuna pussin sisäpuoliseen listaan, ja että pussit kootaan niiden väleihin sovitettavien, nestekanavia (16, 15 19, 20) sisältävien levymäisten elementtien (17) kanssa yhteensidotuksi, lämmön vaihtimen muodostavaksi pakaksi, jossa lämpö siirtyy pussien sisäpuolella olevasta höyrystä pussien ulkopinnoilla valuvaan nesteeseen.

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pussin (1) ylä-20 reunaa (2) leikataan siten, että muodostuvan kaaren syvyys (h) on noin 1-4 %, edullisesti noin 2-3 % paisuttamattoman pussin leveydestä (L).