ITMI970942A1

ITMI970942A1 - MODULAR HEAT EXCHANGER PARTICULARLY FOR LINEN DRYER MACHINES, WASHER DRYERS AND SIMILAR

Info

Publication number: ITMI970942A1
Application number: IT97MI000942A
Authority: IT
Inventors: Gunter Grittner; Stefano Dematte
Original assignee: Whirlpool Co
Priority date: 1997-04-22
Filing date: 1997-04-22
Publication date: 1998-10-22
Also published as: ITMI970942A0; EP0874210A2; IT1291636B1; EP0874210A3

Description

Descrizione di un brevetto d ' invenzione a nome: Description of an invention patent in the name:

DESCRIZIONE DESCRIPTION

La presente invenzione si riferisce ad uno scambiatore di calore modulare, non-coassiale, utilizzabile come condensatore, particolarmente in macchine asciugabiancheria, lava/asciugabiancheria e simili, secondo il preambolo della annessa rivendicazione 1. The present invention relates to a modular, non-coaxial heat exchanger, usable as a condenser, particularly in drying machines, washers / dryers and the like, according to the preamble of the attached claim 1.

Gli scambiatori di calore e condensatori si basano sullo scambio termico tra due correnti di fluido fisicamente separate tra loro. Nel caso particolare degli scambiatori e condensatori utilizzati nelle macchine sopracitate, a cui l'invenzione particolarmente si riferisce, lo scambio termico avviene tra correnti di aria ambiente (avente la funzione di fluido di raffreddamento) e correnti incrociate alle precedenti formate da aria umida, riscaldata, originatasi nella asciugatura della biancheria, che, per raffreddamento, deve cedere la sua umidità prima di essere ricondotta a contatto della biancheria da asciugare. Gli scambiatori o condensatori tradizionali sono costituiti da una serie di canali sostanzialmente paralleli, percorsi da uno dei fluidi e distanziati l’uno dall'altro da distanziali, in modo che tra tali canali si formino dei condotti a tenuta percorsi dall'altro dei fluidi. Un esempio di un tale scambiatore/condensatore é riprodotto in Fig. 1 ove con 1 sono indicati i canali rettangolari a sezione costante (tubi metallici in genere), con 2 i distanziali e con 3 i condotti tra tali canali; le frecce riportate individuano i flussi incrociati dei due fluidi. Le soluzioni note, facendo uso di distanziali e materiali o prodotti sigillanti per garantire la tenuta, risultano complesse sia sotto il profilo del numero di parti addizionali da usare sia sotto il profilo del processo e dei mezzi usati per garantire la tenuta . Heat exchangers and condensers are based on the heat exchange between two physically separated fluid streams. In the particular case of the exchangers and condensers used in the aforementioned machines, to which the invention particularly refers, the heat exchange takes place between ambient air currents (having the function of cooling fluid) and cross currents to the previous ones formed by moist, heated air. , originated in the drying of the laundry, which, by cooling, must release its humidity before being brought back into contact with the laundry to be dried. Traditional exchangers or condensers consist of a series of substantially parallel channels, traversed by one of the fluids and spaced from each other by spacers, so that between these channels, sealed ducts are formed, traversed by the other fluids. An example of such an exchanger / condenser is reproduced in Fig. 1 where 1 indicates the rectangular channels with constant section (metal pipes in general), 2 the spacers and 3 the ducts between these channels; the arrows shown identify the crossed flows of the two fluids. The known solutions, making use of spacers and sealing materials or products to guarantee the seal, are complex both in terms of the number of additional parts to be used and in terms of the process and the means used to guarantee the seal.

GB-A-2 .033.569 prevede uno scambiatore di calore per macchine asciugabiancheria, il quale comprende una pluralità di tubi sostanzialmente rettangolari distanziati l'uno dall'altro da profilati metallici che vengono saldati a tubi. Le estremità dei profilati sono saldate a piastre piegate ad L. La costruzione richiede parecchio lavoro di saldatura e parecchi pezzi ed é quindi complessa. GB-A-2 .033.569 provides a heat exchanger for drying machines, which comprises a plurality of substantially rectangular tubes spaced from each other by metal profiles which are welded to tubes. The ends of the profiles are welded to L-folded plates. The construction requires a lot of welding work and several pieces and is therefore complex.

DE-A-19505641 prevede uno scambiatore composto da una pluralità di condotti piani distanziati. Negli spa2i tra i condotti sono presenti lamiere ondulate fissate ai condotti. Questa nota costruzione é particolarmente complessa e costosa. DE-A-19505641 provides for an exchanger consisting of a plurality of spaced flat ducts. In the spaces between the ducts there are corrugated sheets fixed to the ducts. This known construction is particularly complex and expensive.

EP-B1-0223995 descrive uno scambiatore di calore a flussi incrociati in cui una pluralità di canali piani sono mantenuti distanziati tra loro da testate in materiale plastico provviste sia di scanalature parallele in cui sono accolte e sopportate le estremità di tali canali piani, che di aperture per l'ingresso e rispettivamente l'uscita verso e da gli interspazi tra tali canali. La soluzione comporta l'uso di testate separate per sopportare e distanziare i canali piani. EP-B1-0223995 describes a cross-flow heat exchanger in which a plurality of flat channels are kept spaced apart by heads in plastic material provided both with parallel grooves in which the ends of said flat channels are received and supported, and with openings for the entrance and exit respectively to and from the interspaces between these channels. The solution involves the use of separate heads to support and space the flat channels.

DE-C2-3242845 descrive uno scambiatore di calore a flussi incrociati formati da strati di tubi sfalsati tra loro. Le estremità dei tubi di ogni strato sono avvolte e fissate in distanziali sostanzialmente tubolari oppure saldate a distanziali. La costruzione é complessa e costosa. DE-C2-3242845 describes a cross-flow heat exchanger formed by layers of tubes offset from each other. The ends of the tubes of each layer are wrapped and fixed in substantially tubular spacers or welded to spacers. Construction is complex and expensive.

Scopo della presente invenzione é quello di realizzare uno scambiatore di calore o condensatore a correnti incrociate di costruzione semplice, priva di elementi distanziatori aggiuntivi o addizionali e non necessitante di particolari mezzi di tenuta. The object of the present invention is to provide a cross-current heat exchanger or condenser of simple construction, without additional or additional spacer elements and not requiring particular sealing means.

.Altro scopo dell'invenzione é quello di realizzare uno scambiatore di calore o condensatore a correnti incrociate, il quale in virtù del particolare disegno dei suoi elementi costitutivi consente di ottenere un elevato scambio termico tra i fluidi trattati. Another object of the invention is that of realizing a cross-current heat exchanger or condenser, which by virtue of the particular design of its constituent elements allows to obtain a high heat exchange between the treated fluids.

Questi scopi oltre ad altri che meglio risulteranno dalla descrizione dettagliata che segue vengono raggiunti da uno scambiatore di calore o condensatore conforme al contenuto delle annesse rivendicazioni. These aims, as well as others which will become clearer from the detailed description which follows, are achieved by a heat exchanger or condenser conforming to the content of the appended claims.

L'invenzione sarà meglio compresa dalla seguente descrizione dettagliata fornita a puro titolo esemplificativo e quindi non limitativo di sue preferite forme di realizzazione illustrate negli annessi disegni, in cui: The invention will be better understood from the following detailed description provided purely by way of example and therefore not limiting its preferred embodiments illustrated in the attached drawings, in which:

la Fig. 1 mostra schematicamente e prospetticamente la soluzione dello stato della tecnica; Fig. 1 schematically and prospectively shows the solution of the state of the art;

la Fig. 2 mostra schematicamente e prospetticamente una prima forma di realizzazione dell 'invenzione; Fig. 2 schematically and prospectively shows a first embodiment of the invention;

la Fig. 3 mostra schematicamente e prospetticamente una seconda forma di realizzazione dell'invenzione; Fig. 3 schematically and prospectively shows a second embodiment of the invention;

.la Fig. 4 mostra in sezione in dettaglio relativo ad un possibile modo di collegamento di due condotti sovrapposti; Fig. 4 is a detailed sectional view of a possible way of connecting two superimposed ducts;

la Fig. 5 mostra in vista prospettica un elemento dello scambiatore/condensatore, elemento a superficie strutturata al fine di aumentare lo scambio termico tra i fluidi; Fig. 5 shows a perspective view of an element of the exchanger / condenser, an element with a structured surface in order to increase the heat exchange between the fluids;

la Fig. 6 mostra una sezione secondo la traccia A-A di Fig. 5; Fig. 6 shows a section along the line A-A of Fig. 5;

le Figg. 7a, 7b, 7c, 7d ed e mostrano rispettivamente una vista laterale, in vista di estremità, in sezioni secondo le tracce X-X e Y-Y, ed in pianta una variante dell'elemento; e Figs. 7a, 7b, 7c, 7d and e show respectively a side view, in end view, in sections along the lines X-X and Y-Y, and in plan a variant of the element; And

le Figg. 8a, 8b, 8c rappresentano rispettivamente una vista in esploso, prospettica e laterale di una ulteriore variante del trovato. Figs. 8a, 8b, 8c respectively represent an exploded, perspective and side view of a further variant of the invention.

Con riferimento alla Fig. 2 lo scambiatore di calore/condensatore ivi rappresentato é formato da una pluralità di condotti sovrapposti 10 a sezione variabile, contraddistinti dal fatto che le loro zone di estremità 10A presentano bilateralmente facce piane tra loro parallele, a cui seguono zone inclinate 10B e poi una zona intermedia 10C a facce bilateralmente piane. In questo esempio il condotto presenta una larghezza costante "Z" per tutto il suo sviluppo ed una altezza "a" che nelle zone di estremità 10A é maggiore dell'altezza "b" del tratto intermedio 10C (ed ovviamente dei tratti di raccordo 10B). With reference to Fig. 2, the heat exchanger / condenser shown therein is formed by a plurality of superimposed ducts 10 with variable section, characterized by the fact that their end areas 10A have two-sided flat faces parallel to each other, followed by inclined areas 10B and then an intermediate zone 10C with bilaterally flat faces. In this example the duct has a constant width "Z" for its entire length and a height "a" which in the end areas 10A is greater than the height "b" of the intermediate section 10C (and obviously of the connecting sections 10B) .

Come si vede dalla Figura le zone di estremità 10A fungono, secondo un rilevante aspetto dell'invenzione, da appoggio diretto per i condotti impilati l'uno sull'altro e che possono ad esempio essere stabilmente uniti tra loro mediante adesivi (o altri elementi saldanti o sigillanti) applicati sulle facce di reciproco appoggio di tali estremità . As can be seen from the Figure, the end areas 10A act, according to a relevant aspect of the invention, as a direct support for the ducts stacked on top of each other and which can, for example, be stably joined together by means of adhesives (or other sealing elements or sealants) applied on the mutual support faces of these ends.

I tratti inclinati 10B ed il tratto intermedio 10C di due condotti 10 sovrapposti concorrono a formare (ovvero a delimitare) canali 12, per il flusso di un fluido diverso da quello che percorre i canali 10. The inclined portions 10B and the intermediate portion 10C of two superimposed ducts 10 combine to form (i.e. to delimit) channels 12, for the flow of a fluid other than that which runs through the channels 10.

La variante della Fig. 3 prevede che ai condotti 10 dianzi descritti si alternino condotti "piani” 11 atti ad aderire alle facce superiore ed inferiore (nei disegni) delle estremità 10A, ottenendo così canali 12A tra i condotti impilati 10 e 11. The variant of Fig. 3 provides that the ducts 10 described above are alternated with "flat" ducts 11 adapted to adhere to the upper and lower faces (in the drawings) of the ends 10A, thus obtaining channels 12A between the stacked ducts 10 and 11.

Come già detto, i vari condotti possono essere uniti tra loro mediante adesivi convenzionali applicati alle facce destinate alla reciproca sovrapposizione (vedi Fig. 5 ove la zona adesivizzata é indicata con 13). As already said, the various ducts can be joined together by means of conventional adhesives applied to the faces intended for mutual overlap (see Fig. 5 where the adhesive area is indicated with 13).

I condotti, vedi Fig. 4, possono essere uniti tra loro per aggraffatura ovvero ripiegando lembi sporgenti 14 di un lato delle estremità 10A di uno dei condotti sul lato contiguo della estremità dell'altro condotto, eventualmente disponendo nella piega una semplice guarnizione ad esempio in gomma 21. In alternativa tali condotti possono essere accoppiati tra loro in altro modo qualsiasi, ad esempio quello maschio-femmina prevedendo alla loro estremità aggetti opportunamente sagomati. The ducts, see Fig. 4, can be joined together by crimping or by folding the protruding edges 14 of one side of the ends 10A of one of the ducts on the contiguous side of the end of the other duct, possibly by arranging a simple gasket in the fold, for example in rubber 21. Alternatively, these ducts can be coupled together in any other way, for example the male-female one, providing suitably shaped projections at their ends.

Inoltre, come mostrano le Figg. 5 e 6, le superfici dei tratti intermedi 10C e di quelli inclinati 10B possono essere strutturate al fine di migliorare lo scambio termico tra i flussi di fluido o anche ai fini di una maggiore rigidità del condotto. In tali figure, la struttura riprodotta comprende avvallamenti o concavità 20 su tali superfici, che possono alternarsi o essere sostituite da convessità 21. Con cavità 20 di pareti sovrapposte dei tratti 100 dei condotti 10 possono essere a contatto tra loro in modo tale da irrigidire ulteriormente tali tratti. Furthermore, as Figs. 5 and 6, the surfaces of the intermediate sections 10C and of the inclined sections 10B can be structured in order to improve the heat exchange between the fluid flows or also for the purpose of greater rigidity of the duct. In these figures, the structure reproduced comprises depressions or concavities 20 on these surfaces, which can alternate or be replaced by convexities 21. With cavities 20 of overlapping walls, the portions 100 of the ducts 10 can be in contact with each other in such a way as to further stiffen such traits.

.La variante di Fig. 7a-7e prevede sempre che la dimensione (altezza) "a" delle zone terminali 10A sia maggiore della corrispondente dimensione "b" della zona intermedia 10C, ma che l'altra dimensione (larghezza) "Z1" di quest’ultima sia diversa (nell'esempio maggiore) di quella "Z2" delle zone terminali 10A di appoggio per altri condotti. Le zone inclinate 10B presentano, nell'esempio, ovviamente conformazione troncopiramidale a sezione rettangolare. The variant of Fig. 7a-7e always provides that the dimension (height) "a" of the terminal zones 10A is greater than the corresponding dimension "b" of the intermediate zone 10C, but that the other dimension (width) "Z1" of the latter is different (in the major example) from that "Z2" of the end support areas 10A for other ducts. In the example, the inclined areas 10B obviously have a truncated pyramid shape with a rectangular section.

I condotti sono preferibilmente di metallo (ad esempio alluminio) ; possono però anche essere di materiale sintetico caricato con metallo, così da accrescere il coefficiente di trasmissione termica. The ducts are preferably made of metal (for example aluminum); however, they can also be made of synthetic material loaded with metal, so as to increase the thermal transmission coefficient.

Nelle Figg. 8a, 8b, 8c é rappresentata un'altra variante del trovato in cui i condotti 100 e 200 tra loro sovrapposti sono, a due a due, diversamente conformati. Nell'esempio, ad un condotto 100 avente estremità 100A con conformazione curvilinea e convesse é associato un condotto 200 avente estremità 200A curvilinee, ma concave che si sposano con quelle convesse 100A del condotto 100 adacente. Ovviamente, i condotti 100 e 200 possono avere una conformazione completamente concava o convessa oppure prevedere porzioni o tratti (ad esempio 100A) concavi o convessi ed altri (ad esempio 100B, 100C) convessi o concavi. In ogni caso, la conformazione di tali condotti alle loro estremità 100A e 200A é tale comunque da consentire il loro impilaggio e la realizzazione tra essi dei canali 120 che ottimizzano lo scambio termico. In Figs. 8a, 8b, 8c shows another variant of the invention in which the ducts 100 and 200 superimposed on each other are, two by two, differently shaped. In the example, a duct 200 having curvilinear but concave ends 200A which marry with the convex ones 100A of the adjacent duct 100 is associated with a duct 100 having ends 100A with a curvilinear and convex conformation. Obviously, the ducts 100 and 200 can have a completely concave or convex conformation or provide concave or convex portions or portions (for example 100A) and others (for example 100B, 100C) convex or concave. In any case, the conformation of these ducts at their ends 100A and 200A is in any case such as to allow their stacking and the realization between them of the channels 120 which optimize the heat exchange.

Una pluralità di tali coppie di condotti 100 e 200 viene così sovrapposta e preferibilmente tenuta accoppiata da un anello di tenuta 300 di tipo tradizionale che funge sia di elemento sigillante che da elemento di vincolo del "pacco" di condotti. A plurality of such pairs of ducts 100 and 200 is thus superimposed and preferably held coupled by a traditional sealing ring 300 which acts both as a sealing element and as a binding element of the "pack" of ducts.

Eventualmente, ad una estremità del "pacco", un condotto 100.o 200 di estremità di tale assieme può essere sostituito da un corpo di chiusura di quest'ultimo conformato come il condotto mancante. Tale corpo può essere un corpo chiuso e non definente un condotto. Optionally, at one end of the "pack", an end duct 100 or 200 of this assembly can be replaced by a closing body of the latter shaped like the missing duct. This body can be a closed body and not defining a duct.

Nel caso delle Figg. 8a, 8b e 8c, i condotti 100 e 200 possono alternare, come detto, parti concave (come quelle di estremità dei condotti 100A) con altre intermedie convesse e possono avere tratti intermedi 100B, 100C, 200B, 200C a bordi arrotondati o a spigolo vivo. In the case of Figs. 8a, 8b and 8c, the ducts 100 and 200 can alternate, as mentioned, concave parts (such as those at the ends of the ducts 100A) with other convex intermediate sections and can have intermediate sections 100B, 100C, 200B, 200C with rounded or sharp edges .

In tutti i casi descritti, i condotti possono essere rettilinei o curvilinei lungo il loro asse maggiore. Inoltre, la sezione di tali condotti può essere rettangolare (ovvero poligonale) o curvilinea (ad esempio ellittica); tale sezione può avere un perimetro costante lungo tutto lo sviluppo dei condotti o avere perimetro diverso in diversi punti di essi. In all the cases described, the ducts can be straight or curvilinear along their major axis. Furthermore, the section of these ducts can be rectangular (or polygonal) or curvilinear (for example elliptical); this section can have a constant perimeter along the entire development of the ducts or have a different perimeter in different points of them.

I condotti rappresentati nelle figure possono ottenersi con una delle seguenti note tecnologie o con una loro combinazione: The ducts shown in the figures can be obtained with one of the following known technologies or with a combination of them:

a) piegatura di lamiera; a) sheet metal bending;

b) deformazione (stampaggio mediante pressione interna esercitata da un fluido (gas o liquido)); c) incollatura; b) deformation (molding by internal pressure exerted by a fluid (gas or liquid)); c) gluing;

d) stampaggio profondo. d) deep drawing.

Due sono le considerazioni chiarificatrici che debbono essere fatte: There are two clarifying considerations that must be made:

1) la definizione "rettangolare" come qui é usata abbraccia soluzioni in cui le zone terminali sono a sezione quadrata; 1) the definition "rectangular" as used here embraces solutions in which the terminal areas have a square section;

2) poiché lo scambiatore di calore può essere usato non solo nella posizione riprodotta nelle figure (per cui si é parlato di condotti "impilati") ma anche in posizione ruotata sia attorno ad un asse parallelo a quello dei condotti sia ad un assé parallelo a quello dei canali, la definizione "impilati" abbraccia il termine "accostati" e le definizioni "altezza" e "larghezza" vanno interpretate in modo relativo alle varie configurazioni che i condotti possono assumere e riferite a quelle identificate con "a", "b" ed "Z" nei disegni e nelle rivendicazioni il termine "corrispondenti" sta a significare che le dimensioni "a" e "b" sono quelle misurate su uno stesso lato, esterno, dei condotti. 2) since the heat exchanger can be used not only in the position shown in the figures (for which we have spoken of "stacked" ducts) but also in a rotated position both around an axis parallel to that of the ducts and to an axis parallel to that of the channels, the definition "stacked" embraces the term "side by side" and the definitions "height" and "width" must be interpreted in relation to the various configurations that the ducts can assume and refer to those identified with "a", "b "and" Z "in the drawings and in the claims the term" corresponding "means that the dimensions" a "and" b "are those measured on the same external side of the ducts.

Claims

CLAIMS 1. Cross-flow heat exchanger or condenser, comprising ducts (10, 100, 200) for a first fluid delimiting ducts (12, 120) for a second fluid, characterized in that it comprises ducts (10, 100, 200) having , in their terminal zones (10A, 100A, 200A), a dimension (a) greater than a corresponding dimension (b) of an intermediate zone (10B, 10C, 100B, 100C; 200B, 200C), which concurs to form such channels (12, 120) with other associated ducts at the end regions.

2. Cross-flow heat exchanger or condenser according to claim 1, characterized in that the other (Z) of the two dimensions (a, Z; b, Z) of the section of the duct is constant throughout the development of the duct itself .

3. Heat exchanger or condenser according to at least one of the preceding claims, characterized by the fact that it has rectangular ducts (11) with constant cross-section throughout their entire development, interspersed with those (10) with differentiated zones.

4. Heat exchanger or condenser according to claim 2 or 3, characterized in that the section of the duct (10, 100, 200) varies along its development.

5. Heat exchanger or condenser according to claims 2 and 4 or 3 and 4, characterized in that the ducts (10, 100, 200) are straight.

6. Heat exchanger or condenser according to one or more of the preceding claims, characterized in that the ducts (10, 100, 200) are curvilinear.

7. Heat exchanger or condenser according to one or more of the preceding claims, characterized in that the ducts (10 and 10, 11) are joined by gluing, crimping or male-female coupling or by means of fastening or heat-shrinking elements.

8. Heat exchanger or condenser according to one or more of the preceding claims, characterized in that part of the surface of the duct is structured to increase the heat exchange and / or the rigidity of the duct itself.

9. Heat exchanger or condenser at least according to claim 1, characterized in that the other dimension (2) of the duct is, in the intermediate zone (10C, 100C, 200C) of the same, greater than that of the terminal zones (10A, 100A, 200A).

10. A laundry drying or laundry washing / drying machine incorporating a heat exchanger or condenser according to at least claim 1.