NL1012637C2

NL1012637C2 - Warmtewisselaar met keerschotten.

Info

Publication number: NL1012637C2
Application number: NL1012637A
Authority: NL
Inventors: Walter Bloksma
Original assignee: Bloksma B V
Priority date: 1999-07-19
Filing date: 1999-07-19
Publication date: 2001-01-29
Also published as: CA2314086A1; NL1012637A1; EP1070931A1; US6340051B1

Description

Warmtewisselaar met keerschotten

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een warmtewisselaar voorzien van een huis met een binnenwand, een inlaat en een uitlaat voor het door het huis voeren van een eerste warmtewisselmedium, met een kern, 5 omvattende een reeks althans nagenoeg evenwijdig aan elkaar geplaatste plaatvormige vinnen, waarbij elke vin voorzien is van pijpopeningen, een bundel pijpen voor het doorvoeren van een tweede warmtewisselmedium, en een aantal keerschotten, waarbij elk keerschot voorzien is van 10 pijpopeningen, waarbij elk van de pijpen zich uitstrekt door respectieve pijpopeningen van respectieve vinnen en respectieve keerschotten.

Een dergelijke warmtewisselaar is bekend uit de Nederlandse octrooiaanvrage 9500633. Hoewel de bekende 15 warmtewisselaar op zich goed functioneert, kan echter in sommige situaties de werking niet optimaal zijn. In deze bekende warmtewisselaar liggen namelijk de keerschotten los tegen de binnenwand van het huis aan, en verkrijgen de keerschotten hun stijfheid uitsluitend doordat de pijpen 2 0 door hen heen gaan. Hierdoor bestaat er niet alleen de kans dat een hoeveelheid eerste warmtewisselmedium, bijvoorbeeld olie, tussen het keerschot en de binnenwand van het huis heen lekt, maar bestaat ook de kans dat door herhaaldelijk optreden van drukstoten, waaraan het eerste 25 warmtewisselmedium onderworpen is, bijvoorbeeld bij de koude start van motoren, de omslag van kleppen en dergelijke, ongewenst verbuiging van de keerschotten ontstaat.

Het is een doel van de onderhavige uitvinding 1012637 2 een warmtewisselaar te verschaffen waarin de bovengenoemde problemen opgelost zijn.

Hiertoe wordt een warmtewisselaar van de bovengenoemde soort volgens de onderhavige uitvinding geken-5 merkt doordat er voorzien is in vulblokken, elk met een basisdeel dat een buitenoppervlak heeft voor nauwe vla-kaanligging tegen de binnenwand van het huis, en met een van het basisdeel, bij plaatsing in het huis naar het midden van het huis, uitstekende ribbe voor verbinding met 10 het betreffend keerschot. De aangrijping van het vulblok -middels het basisdeel- op de binnenwand over een lengte daarvan zorgt voor stabilisatie van het keerschot. Voorts wordt een relatief lange lekweg bereikt. Hierbij wordt opgemerkt dat door de druk van het eerste warmtewisselme-15 dium, het vulblok tegen de binnenwand van het huis wordt aangedrukt. Verder verhoogt het vulblok de weerstand van de keerschotten tegen verbuiging, bijvoorbeeld als gevolg van drukstoten.

Bij voorkeur is de ribbe voorzien van een cen-20 trale sleuf voor opname van het betreffend keerschot. Hierdoor wordt het keerschot in twee lengterichtingen opgesloten gehouden, hetgeen de stabiliteit verder bevordert. Dynamische en statische positieverschillen van keerschot en binnenwend kunnen hierdoor worden opgevangen, 25 zodat de weerstand tegen lek niet verminderd.

Bij voorkeur is het vulblok in hoofdzaak T-vormig. Het keerschot wordt daardoor in twee lengterichtingen op vergaand stabiele wijze ondersteund, waardoor omklappen van het keerschot op vergaande wij ze voorkomen 3 0 wordt.

Bij voorkeur is ten minste één van de vulblokken van aluminium of een aluminiumlegering vervaardigd. Deze materialen zijn uiterst bestendig tegen de normaal gebruikte eerste warmtewisselmedia.

35 Teneinde een correcte aandrukking van het bui tenoppervlak van het basisdeel tegen de binnenwand van het huis te verkrijgen, is volgens een uitvoering van de 1012637 3 uitvinding ten minste één van de vulblokken voorzien van een veer die zich in de sleuf tussen het betreffende keer-schot en de bodem van de sleuf bevindt.

Bij voorkeur zijn de binnenwand van het huis en 5 het buitenoppervlak van het basisdeel overeenkomstig gebogen.

Een verder verbeterde aandrukking van het vulblok tegen de binnenwand van het huis wordt -in het geval de binnenwand gekromd is en ook het buitenoppervlak van 10 het basisdeel -overeenkomstig- gebogen is, verkregen, wanneer het buitenoppervlak van het basisdeel van ten minste één van de vulblokken twee verschillende kromtestralen Rx, R2 vertoont, waarbij Rx de kromtestraal van een centraal deel van het basisdeel is, Rj de kromtestraal van 15 de buiten het centrale deel gelegen delen van het basisdeel zijn, waarbij Ri groter dan R2 is. Bij voorkeur hebben de kromtestralen verschillende middelpunten.

Bij voorkeur is de uitstekende ribbe voorzien van een boring voor het opnemen van een bevestigingsmiddel 20 voor het bevestigen van een vulblok aan het betreffende keerschot.

Enige uitvoeringen van een warmtewisselaar volgens de onderhavige uitvinding, zullen bij wijze van voorbeeld beschreven worden aan de hand van de tekening.

25 Figuur 1 toont schematisch een lengtedoorsnede van een warmtewisselaar volgens de onderhavige uitvinding,

Figuur 2 toont een zijaanzicht van een vulblok van een warmtewisselaar volgens de uitvinding,

Figuur 3 toont een bovenaanzicht van figuur 2, 30 en

Figuur 4 toont een doorsnede langs lijn IV-IV in figuur 3.

De warmtewisselaar 1 zoals getoond in de tekening omvat een in hoofdzaak cilindrisch huis 2 met daarin 35 opgenomen een kern 3. Het huis 2 heeft aan de bovenzijde nabij een eerste einde 4 een inlaat 5 en aan de tegenover-liggende zijde 6 een uitlaat 7. De inlaat 5 en de uitlaat 1012637 4 7 kunnen worden aangesloten op een aanvoer- en retourlei-ding voor een eerste warmtewisselmedium, bijvoorbeeld te koelen olie. Het huis 2 met de daarin opgenomen kern 3 is tijdens gebruik, afgezien van de inlaat 5 en uitlaat 7, 5 geheel opgesloten, en de olie kan onder hoge druk door het huis 2 worden gevoerd. Overigens kunnen de inlaat en de uitlaat ook anders zijn gepositioneerd en kunnen meerdere in- en/of uitlaten zijn aangebracht.

De kern 3 omvat een bundel met zich ongeveer 10 evenwijdig aan elkaar en in de lengterichting van het huis 2 uitstrekkende pijpen 8. Aan de beide einden van de kern 3 is een eindplaat 9 aangebracht die passend in of tegen het huis 2 afsluitend opneembaar is. De pijpen 8 strekken zich door de eindplaten heen uit, waardoor de uiteinden 15 van de pijpen open zijn en kunnen worden aangesloten op respectievelijk een aanvoer en afvoer van een tweede warmtewisselmedium, bijvoorbeeld water of een koelvloeistof . Tussen de eindplaten 9 is een groot aantal zich ongeveer evenwijdig aan de eindplaten en elkaar uitstrek-20 kende vinnen 10 aangebracht, waardoorheen zich de pijpen 8 uitstrekken. De vinnen 10 strekken zich derhalve ongeveer haaks op de lengterichting van de pijpen 8 uit en zijn op kleine afstand van elkaar geplaatst. De vinnen 10 en de pijpen 8 maken innig onderling contact, bijvoorbeeld door-25 dat de pijpen 8 enigszins zijn opgetrompt binnen de vinnen 10, waardoor goede warmtegeleiding tussen de vinnen 10 en de pijpen 8 gegarandeerd is. Overigens kunnen de vinnen 10 en de pijpen 8 uiteraard ook op andere wijzen onderling geleidend verbonden zijn.

30 In het cilindrische huis 2 zijn verder een aantal keerschotten 11, elk voorzien van pijpopeningen, aangebracht, die aan één zijde tegen de binnenwand van het huis 2 aanliggen en aan de tegenoverliggende zijde op een afstand van de binnenwand van het huis 2 gelegen zijn. 35 Door deze afstand wordt een venster (window) gevormd. Door deze keerschotten 11 wordt ervoor gezorgd dat de stroomrichting van het eerste warmtewisselmedium, bijvoorbeeld 1012637 5 de te koelen olie, telkens omkeert, zodat het eerste warmtewisselmedium als het ware zig-zaggend door de kern 3 heen stroomt, waardoor een verbeterde warmtewisseling ontstaat. De pijpen 8 strekken zich ook uit door de keer-5 schotten 11 heen, en worden aldus in positie gefixeerd. In het geval dat er zich geen pijpen 8 in het venster bevinden, spreekt men van een NTIW (no tubes in window) warmtewisselaar.

In de bekende warmtewisselaar liggen de keer-10 schotten los tegen de binnenwand van het huis aan, en verkrijgen de keerschotten hun stijfheid uitsluitend doordat de pijpen door hen heen gaan. Hierdoor bestaat er niet alleen de kans dat een hoeveelheid eerste warmtewisselmedium, bijvoorbeeld olie, tussen het keerschot en de 15 binnenwand van het huis heen lekt, maar bestaat ook de kans dat door herhaaldelijk optreden van drukstoten waaraan het eerste warmtewisselmedium onderworpen is, bijvoorbeeld bij de koude start van motoren, de omslag van kleppen en dergelijke, ongewenst verbuiging van de keerschot-20 ten ontstaat.

De onderhavige uitvinding lost deze problemen op door een zogenaamd vulblok of vullichaam 13 te plaatsen tussen het keerschot 11 en de binnenwand van het huis 2. Dit vulblok 13 is in meer detail weergegeven in de figuren 25 2 tot en met 4.

Dit vulblok 13 heeft een gebogen basisdeel 14, met een buitenoppervlak 18. De buiging van het basisdeel 14 is zodanig dat het vulblok 13 nauw aanligt tegen de binnenwand van het huis 2. Verder heeft het vulblok 13 een 30 van het basisdeel 14, bij plaatsing in het huis 2 naar het midden van het huis 2, uitstekende ribbe 15 met een centrale sleuf 16, in welke sleuf 16 een betreffend keerschot 11 opgenomen kan worden. Door dit T-vormige vulblok 13 kan ervoor gezorgd worden dat wanneer een eventuele radiale 35 positieverandering tussen keerschot 11 en de binnenwand van het huis 2 optreedt er geen lek van eerste warmtewisselmedium optreedt. Hierbij wordt opgemerkt dat door de 1012637 6 druk van het eerste warmtewisselmedium, het vulblok 13 tegen de binnenwand van het huis 2 wordt aangedrukt. Verder verhoogt het T-vormige vulblok 13 de weerstand van de keerschotten 11 tegen verbuiging, bijvoorbeeld als 5 gevolg van drukstoten. Het vulblok 13 heeft in de stro-mingsrichting, dat is de richting dwars op een keerschot 11, een bepaalde lengte die voldoende is om kanteling van het keerschot te voorkomen en om de lekweerstand te verhogen.

10 Een bijzonder geschikt materiaal voor het vul blok 13 is aluminium of een aluminiumlegering, die uiterst bestendig zijn tegen de normaal gebruikte eerste warmte-wisselmedia. Teneinde in het bijzonder, maar niet uitsluitend, bij deze materialen een correcte aandrukking van het 15 buitenoppervlak 18 van het basisdeel 14 tegen de binnenwand van het huis te verkrijgen, is bijvoorbeeld voorzien in een veer die zich in de sleuf 16 tussen het keerschot 11 en de bodem van de sleuf 16 bevindt. Alternatief of aanvullend kan het buitenoppervlak 18 van het basisdeel 14 20 twee verschillende kromtestralen R^ R2 vertonen, waarbij Rx de kromtestraal van een centraal deel 19 van het basisdeel 14 is, R2 de kromtestraal van de buiten het centrale deel 19 gelegen delen van het basisdeel is, waarbij Rx groter dan R2 is. Hierdoor wordt een verbeterde aandrukking 25 van het vulblok 13 tegen de binnenwand van het huis 2 verkregen. Bij voorkeur hebben de kromtestralen Rx en R2 verschillende middelpunten.

Deze maatregelen, een veer in de sleuf en een buitenoppervlak met verschillende kromtestralen, kunnen 30 eveneens toegepast worden in een vulblok van elastisch of ander materiaal.

Het zal duidelijk zijn dat de uitvinding niet beperkt is tot de hierboven bij wijze van voorbeeld gegeven uitvoering, maar dat zich binnen de beschermingsomvang 35 van de conclusies voor een vakman tal van variaties voordoen.

1012637

Claims

1. Warmtewisselaar voorzien van een huis met een binnenwand, een inlaat en een uitlaat voor het door het 5 huis voeren van een eerste warmtewisselmedium, met een kern, omvattende een reeks althans nagenoeg evenwijdig aan elkaar geplaatste plaatvormige vinnen, waarbij elke vin voorzien is van pijpopeningen, een bundel pijpen voor het doorvoeren van een tweede warmtewisselmedium, en een 10 aantal keerschotten, waarbij elk keerschot voorzien is van pijpopeningen, waarbij elk van de pijpen zich uitstrekt door respectieve pijpopeningen van respectieve vinnen en respectieve keerschotten, met het kenmerk, dat er voorzien is in vulblokken, elk met een basisdeel dat een buiten- 15 oppervlak heeft voor nauwe vlakaanligging tegen de binnenwand van het huis, met een van het basisdeel, bij plaatsing in het huis naar het midden van het huis, uitstekende ribbe voor verbinding met het betreffend keerschot.

2. Warmtewisselaar volgens conclusie 1, met het 20 kenmerk, dat de ribbe is voorzien van een centrale sleuf voor opname van het betreffende keerschot.

3. Warmtewisselaar volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat het vulblok in hoofdzaak T-vormig in doorsnede is.

4. Warmtewisselaar volgens conclusie 1, 2 of 3, met het kenmerk, dat ten minste één van de vulblokken van aluminium of een aluminiumlegering vervaardigd is.

5. Warmtewisselaar volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat ten minste één van de 30 vulblokken voorzien is van een veer die zich in de sleuf tussen het betreffende keerschot en de bodem van de sleuf bevindt.

6. Warmtewisselaar volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de binnenwand van het 35 huis gekromd is en het buitenoppervlak van het basisdeel van de vulblokken overeenkomstig gebogen is.

7. Warmtewisselaar volgens conclusie 6, met het 1012637 kenmerk, dat het buitenoppervlak van ten minste één van de vulblokken twee verschillende kromtestralen Rlf R2 vertoont, waarbij Rx de kromtestraal van een centraal deel van het basisdeel is, R2 de kromtestraal van de buiten het 5 centrale deel gelegen delen van het basisdeel is, waarbij Ri groter dan R2 is.

8. Warmtewisselaar volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de kromtestralen verschillende middelpunten hebben.

9. Warmtewisselaar volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de uitstekende ribbe voorzien is van een boring, voor het opnemen van een bevestigingsmiddel voor het bevestigen van een vulblok aan het betreffende keerschot. 1012637