NL2016347B1 - Recuperator, waarvan delen zijn vervaardigd door spuitgieten. - Google Patents

Abstract

De uitvinding betreft een recuperator, omvattende een aantal op elkaar gestapelde, zich onderling parallel uitstrekkende platen, waarbij tenminste een deel van het aantal platen over tenminste een deel van hun oppervlak van profielen is voorzien, die zich tussen de platen uitstrekkende kanalen vormen en waarbij de aan weerszijden van een plaat aanwezige kanalen zich parallel uitstrekken, waarbij elk van de platen aan één van zijn zijden grenst aan kanalen van de eerste soort en aan zijn andere zijde grenst aan kanalen van de tweede soort en waarbij op elkaar gestapelde naburige platen aan hun zich parallel aan de kanalen uitstrekkende randen onderling zijn verbonden, waarbij tenminste een deel van het aantal platen door spuitgieten is vervaardigd. Bij voorkeur omvatten de van een profiel voorziene platen zich parallel aan de lengterichting van de profielen uitstrekkende zijwandstukken die een verbinding met zijwandstukken van aangrenzende platen vormen.

Description

Recuperator, waarvan delen zijn vervaardigd door spuitgieten.

De uitvinding betreft recuperatoren, dat wil zeggen warmtewisselaars die zijn ingericht voor het overdragen van thermische energie tussen twee fluïda, die geleid worden door twee reeksen thermisch met elkaar gekoppelde kanalen, waarbij de twee media van elkaar gescheiden blijven.

Met in het bijzonder betreft de uitvinding een recuperator, omvattende een aantal op elkaar gestapelde, zich onderling parallel uitstrekkende platen, waarbij tenminste een deel van het aantal platen over tenminste een deel van hun oppervlak van profielen is voorzien, die zich tussen de platen uitstrekkende kanalen vormen en waarbij de aan weerszijden van een plaat aanwezige kanalen zich parallel uitstrekken, waarbij elk van de platen aan één van zijn zijden grenst aan kanalen van de eerste soort en aan zijn andere zijde grenst aan kanalen van de tweede soort en waarbij op elkaar gestapelde naburige platen aan hun zich parallel aan de kanalen uitstrekkende randen onderling zijn verbonden.

Dergelijke recuperatoren zijn bekend, bijvoorbeeld uit EP-A-0 666 973. Bij deze tot de stand van de techniek behorende recuperatoren zijn van profielen voorziene platen gebruikt, die vervaardigd zijn door middel van thermovormen. Alhoewel thermovormen een bevredigend product oplevert, kent het beperkingen voor wat betreft materiaal en vorm van de kanalen. Verdergaand onderzoek heeft uitgewezen dat er behoefte bestaat aan een vrijere keuze van de vorm van de kanalen en materialen, bijvoorbeeld voor wat betreft bestendigheid tegen agressieve stoffen en temperaturen. Voorts vereist het thermovormen relatief veel handelingen, zoals het extruderen van de folie, het hanteren van de rollen folie, het verwijderen van de gevormde vellen uit de thermovormmachine, het stapelen van de vellen en vormen van een verbinding tussen de vellen, met lijm, chemisch door middel van dompelen in een mild oplosmiddel of ultrasoon lassen. Deze, tot de stand van de techniek behorende recuperatoren omvatten tevens een aantal wanden, die door middel van ‘hot melt’ tegen de zijden van de stapel vellen worden bevestigd, daar de zijden van de vellen van de omgeving moeten worden afgedicht.

Het doel van de uitvinding is het verschaffen van een recuperator die bovengenoemde nadelen vermijdt.

Dit doel wordt bereikt met een recuperator van de bovengenoemde soort, waarvan tenminste een deel van de platen door middel van spuitgieten is vervaardigd.

Veel meer materialen lenen zich voor spuitgieten dan dat zich voor thermo vormen lenen, zodat de materiaalkeuze groter wordt. Het proces van spuitgieten biedt meer vrijheid voor wat betreft de vormgeving van de kanalen en maakt een grotere nauwkeurigheid mogelijk.

Recuperatoren kunnen met verschillende geometrieën worden vervaardigd. Er zijn geometrieën, waarbij alleen van een profiel voorzien platen worden toegepast, maar er zijn ook geometrieën waarbij van een profiel voorziene platen worden afgewisseld met vlakke platen.

De voordelen van het spuitgieten komen in het bijzonder tot hun recht wanneer tenminste een deel en bij voorkeur alle van de van een profiel voorziene platen door spuitgieten zijn vervaardigd. Deze door spuitgieten vervaardigde van een profiel voorziene platen, kunnen worden gecombineerd met andere, door thermovormen gevormde van een profiel voorziene platen of met vlakke platen die al of niet door spuitgieten zijn gevormd.

Ook wanneer de recuperator een aantal vlakke platen omvat, kunnen de vlakke platen door spuitgieten zijn vervaardigd. Zij kunnen gecombineerd worden met door spuitgieten gevormde, van een profiel voorziene platen, maar ook met door thermovormen geproduceerde, van een profiel voorziene platen.

De uitvinding betreft voorts een werkwijze voor het vervaardigen van een recuperator, welke recuperator is voorzien van een aantal zich onderling parallel uitstrekkende platen, waarvan tenminste een deel over tenminste een deel van hun oppervlak van profielen is voorzien, die zich tussen de platen uitstrekkende kanalen vormen en waarbij aan weerszijden van een plaat aanwezige kanalen zich parallel uitstrekken, omvattende de stappen van het door middel van spuitgieten vervaardigen van tenminste een deel van de platen en het op elkaar stapelen van de aldus vervaardigde en mogelijkerwijs op een andere wijze verkregen platen.

Bij het thermovormen wordt gebruik gemaakt van dunne platen kunststof. Om de overdracht van de thermische energie tussen de fluïda zo groot mogelijk te maken, heeft het de voorkeur - ook bij door spuitgieten vervaardigde delen van recuperatoren - de platen zo dun mogelijk te laten zijn. Hierdoor neemt bovendien het materiaalgebruik af. Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm hebben de van een profiel voorziene platen een dikte die kleiner is dan 500pm. Het heeft om dezelfde reden meer voorkeur om nog kleinere dikten toe te passen, zoals kleiner dan 400pm, kleiner dan 250pm, kleiner dan 150pm of kleiner dan lOOpm. Deze kleinere dikten zijn mogelijk gemaakt door moderne spuitgiettechnieken, zoals het aanspuiten vanaf het midden van de plaat, het gebruik van een reeks ‘hot runners’, het toepassen van een hoger druk zoals >3000 bar of >5000bar en/of het gebruik van materialen met een ‘melt flow index’ > 150.

Volgens een verdere voorkeursuitvoeringsvorm zijn de van een profiel voorziene platen vervaardigd van polypropyleen. Polypropyleen is een materiaal dat met een ‘melt flow index’ groter is dan 150 kan worden geleverd, terwijl het een materiaal is dat goed bestand is tegen de agressiviteit van diverse fluïda.

Bij het overdragen van thermische energie is het aantrekkelijk wanneer niet alleen de voelbare warmte wordt overgedragen, maar ook de latente warmte. Dit vereist in tijd afwisselend condensatie en verdamping in een enkel kanaal en tegelijkertijd plaatsvindende condensatie en verdamping in verschillende kanalen. Om de verdamping te bevorderen heeft het de voorkeur dat het oppervlak van de van een profiel voorziene platen een capillaire of hydrofiele structuur heeft. Door de hydrofiele structuur verspreidt het water zich namelijk, zodat het beter kan verdampen.

Daar de geometrie waarbij slechts van een profiel voorziene platen worden toegepast, leidt tot halvering van het materiaalgebruik, heeft het de voorkeur dat alle platen van een profiel zijn voorzien.

Bij het spuitgieten is het aantrekkelijk de aanspuitpunten in het centrum van de plaat te plaatsen. Om het vloeien van de plastische kunststof in de nabijheid van de aanspuitpunten zo min mogelijk te belemmeren, heeft het de voorkeur de door spuitgieten vervaardigde, van een profiel voorziene platen te voorzien van een zich hoofdzakelijk in het midden van de plaat, dwars op de lengterichting van het profiel uitstrekkende vlakke strook. In combinatie met de plaatsing van de aanspuitpunten binnen dit gebied, kan dit voordeel worden bereikt, hetgeen de cyclustijd sterk kan verkorten.

Ditzelfde voordeel wordt bereikt wanneer bij het spuitgieten de platen in een tussen de profielen gelegen, zich dwars op de profielen uitstrekkende vlakke strook van de platen worden aangespoten.

De recuperator dient te worden voorzien van zich parallel aan de kanalen en dwars op het hoofdvlak van de platen uitstrekkende zijwanden, daar de buitenste kanalen immers moeten worden afgesloten van de omgeving. Het is dan ook aantrekkelijk wanneer de van een profiel voorziene platen een zich parallel aan de lengterichting van de profielen uitstrekkende zijwandstukken omvatten die een verbinding met zijwandstukken van aangrenzende platen vormen. Hierbij vormen de zijwandstukken van de op elkaar gestapelde van een profiel voorzien platen tezamen de zijwanden van de recuperator. Deze maatregelen zijn lastig uitvoerbaar bij door thermovormen vervaardigde platen, maar zij zijn wel goed implementeerbaar bij door spuitgieten vervaardigde platen. Deze zijwandstukken zijn bij voorkeur aan beide tegenover elkaar liggende zijden van de platen aangebracht opdat aan beide zijden van de recuperator een zijwand ontstaat. Voorts is het mogelijk dat de zijwandstukken aan elk van de zijden zich slechts naar één zijde uitstrekken. In dit geval komt de breedte van de zijwandstukken overeen met de afstand tussen de platen. Het is echter eveneens mogelijk dat de zijwandstukken zich naar beide zijden uitstrekken. Hierbij bedraagt de breedte van de zijwandstukken een deel van de totale breedte, maar is de som van de breedten van beide zijwandstukken aan één zijde gelijk aan de afstand tussen de platen.

Volgens een verdere voorkeursuitvoeringsvorm, vormen de zijwandstukken een vormopsluitende verbinding met de zijwandstukken van naburige platen. Hierbij wordt overigens ook de situatie verstaan waarbij, bij afwezigheid van zijwandstukken bij een naburige plaat, de zijwandstukken direct met de naburige plaat zelf worden verbonden door een vormopsluitende verbinding. Bij voorkeur is de vormopsluitende verbinding gevormd door een klikverbinding, die na het stapelen het gemakkelijk maakt de platen met elkaar te verbinden zonder toepassing van lijm of andere vreemde materialen, die bij hergebruik problemen zouden kunnen opleveren.

Deze uitvoeringsvorm betreft eveneens een werkwijze, waarbij de zijranden van de platen zijn voorzien van zijwandstukken en dat de zijranden van de platen onderling worden verbonden door het vormen van een onderlinge vormopsluitende verbinding.

Recuperatoren dienen van aansluitstukken te worden voorzien om de fluïda van en naar de kanalen te voeren. Het is aantrekkelijk deze kanalen als één geheel uit te voeren met de eigenlijke recuperatoren, zoals op zich uit de stand van de techniek bekend is. Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm is het dan ook aantrekkelijk wanneer de platen zich tot in op de recuperator aansluitende aansluitstukken uitstrekken en de zijwandstukken zich tevens uitstrekken langs tenminste een deel van de rand van de aansluitstukken. Aansluitstukken zijn in het jargon van warmtewisselaars ook wel bekend als ‘headers’. Hiermede worden, tegelijkertijd met het vormen van de zijwanden van de eigenlijke recuperator tevens de zijwanden van de aansluitstukken gevormd.

In plaats van zijwanden die steeds zijn samengesteld uit zijwandstukken, behorende bij de platen, is het eveneens mogelijk gebruik, dat de recuperator is voorzien van zich dwars op het hoofdvlak van de platen, aan weerszijden van de platen uitstrekkende zij wandplaten.

Deze uitvoeringsvorm verschaft voorts een werkwijze, waarbij voorafgaande aan het stapelen van de platen een eerste wandplaat wordt geplaatst en na het stapelen een tweede wandplaat wordt gestapeld en dat beide wandplaten met hun zijranden met de zijranden van de platen worden verbonden. Wanneer de platen zich slechts uitstrekken tot de warmteoverdragende kanalen, levert een rotatie geen geometrische problemen op. Wanneer de platen zich uitstrekken tot de aansluitstukken (headers), dienen de ribben die één van de korte zijden afsluiten, los te zijn uitgevoerd om onjuiste aansluitingen te voorkomen.

Zoals eerder al is genoemd, strekken de platen van eigenlijke recuperatoren zich uit tot in de aansluitstukken. In de eigenlijk recuperatoren worden de platen op onderlinge afstand gehouden door het profiel. Ter plaatse van de aansluitstukken, zijn deze niet aanwezig. Om ook ter plaatse van de aansluitstukken de onderlinge afstand tussen de platen te handhaven, heeft het de voorkeur dat de platen zijn voorzien van zich ter plaatse van de aansluitstukken bevindende steunprofielen.

Zoals reeds is toegelicht kan een recuperator zijn samengesteld uit afwisselend gestapelde vlakke en geprofileerde platen of slechts uit geprofileerde platen. Hierbij zal in de meeste gevallen sprake zijn van steeds dezelfde geprofileerde platen, maar het is eveneens mogelijk dat de recuperator is samengesteld uit afwisselend gestapelde platen van de eerste en van de tweede soort, waarbij de platen van de eerste en tweede soort onderling verschillen.

Deze uitvoeringsvorm verschaft voorts een werkwijze waarbij tijdens het stapelen afwisselend platen van een eerste soort en platen van een tweede soort worden gestapeld.

De bovenstaande maatregel vereist de productie van verschillende soorten platen. Wanneer het ontwerp het toelaat, kan het aantrekkelijk zijn wanneer de platen van de tweede soort overeenkomen met over een zich parallel aan de lengterichting van de kanalen uitstrekkende as over een hoek van 180° gedraaide platen van de eerste soort.

Deze maatregel verschaft eveneens een dergelijke werkwijze, waarbij de platen van de tweede soort overeenkomen met het spiegelbeeld van de platen van de eerste soort en dat tijdens het stapelen slechts platen van de eerste soort worden gestapeld, waarbij elke tweede plaat wordt geroteerd voorafgaand aan het stapelen.

In veel geometrieën strekken de kanalen zich tussen naburige platen uit, zodat de ‘hoogte’ van de kanalen beperkt is tot de afstand tussen twee platen. Onderzoek heeft uitgewezen dat het qua stromingsweerstand aantrekkelijk kan zijn wanneer de hoogte van de kanalen groter is. Hiertoe verschaft een verdere uitvoeringsvorm de maatregel dat in op elkaar liggende platen aanwezige kanaalsegmenten tezamen een kanaal vormen. Hiermede kan een maximale kanaalhoogte worden verkregen die overeenkomt met het dubbele van de afstand tussen twee platen.

Het hierboven genoemde onderzoek heeft voorts uitgewezen dat de verhouding tussen stromingsweerstand en warmteoverdracht aantrekkelijker wordt wanneer het hoge kanaal ongeveer halverwege zijn hoogte wordt ingesnoerd. Een specifieke uitvoeringsvorm verschaft dan ook de maatregel dat de doorsnede van door op elkaar aansluitende kanaalsegmenten gevormde kanalen hoofdzakelijk diabolovormig is.

In het bovenstaande is steeds uitgegaan van kanalen waarvan de hoogte in orde van grootte ligt van de breedte, dan wel van kanalen waarvan de hoogte aanzienlijk groter is dan de breedte. Hierbij is de hoogte de maat van de doorsnede van het kanaal dwars op het hoofdvlak van de platen. Het vervaardigen van platen die van een profiel zijn voorzien voor het vormen van dergelijk kanalen, levert nog al eens problemen op, zowel bij spuitgieten als bij thermovormen, daar deze vormen moeilijk van de betreffende mallen lossen. Om dit te voorkomen stelt een alternatieve uitvoeringsvorm voor dat de kanalen een langwerpige dwarsdoorsnede hebben en dat het hoofdvlak van de platen zich hoofdzakelijk in de lengterichting van de dwarsdoorsnede van de kanalen uitstrekt. Hiermede komt de grootste maat van de doorsnede van het kanaal hoofdzakelijk parallel aan het hoofdvlak van de plaat. Voorts wordt het lossen van de gevormde plaat van de mal hiermede gemakkelijker gemaakt. Daar dit zowel geldt voor platen die door middel van spuitgieten als door middel van thermovormen zijn vervaardigd, geldt deze maatregel dan ook voor recuperatoren waarvan de delen door middel van spuitgieten zijn vervaardigd en voor recuperatoren waarvan de delen door middel van thermovormen zijn vervaardigd.

De hierboven toegelichte maatregel vereist zich dwars op het hoofdvlak van de platen uitstrekkende wanden die de kopwanden van kanalen vormen. Volgens een specifieke uitvoeringsvorm zijn de platen hiertoe voorzien van zich hoofdzakelijk dwars op het hoofdvlak van de platen, aan beide zijden van de platen en parallel aan de lengterichting van de kanalen uitstrekkende ribben die kopwanden van de kanalen vormen.

Om de kopwanden te voltooien, heeft het de voorkeur dat de ribben van naburige platen met elkaar zijn verbonden. Dit is noodzakelijk voor de ribben aan de buitenzijde van de platen om een goede afdichting ten opzichte van de omgeving te verkrijgen, maar voor de ribben die binnenin zijn gelegen, is dit niet pers sé noodzakelijk, al maakt het de constructie wel stijver, zodat deze beter tegen hoge drukken van de fluïda bestand is.

Bij voorkeur zijn de ribben van naburige platen door middel van een vormopsluitende verbinding onderling verbonden. Deze vormopsluitende verbinding maakt de assemblage eenvoudiger, daar geen lijm of lassen noodzakelijk is. Wanneer de vormopsluitende verbinding is uitgevoerd als een klikverbinding is het vestigen van de verbinding bijzonder gemakkelijk daar de platen dan slechts op elkaar behoeven te worden gedrukt.

Onderzoek heeft uitgewezen dat de diabolovorm bijzonder aantrekkelijk is voor wat betreft de verhouding tussen stromingsweerstand en warmteoverdracht. Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm is de doorsnede van de kanalen dan ook hoofdzakelijk diabolovormig. Onder diabolovormig wordt een hoofdzakelijk rechthoekige, langwerpige vorm verstaan, waarvan de afstand tussen de lange zijden in het midden daarvan kleiner is dan de afstaand tussen de lange zijden aan de einden. De vorm kan voorst van afgeronde hoeken en dergelijke zijn voorzien.

Het toepassen van bovengenoemde structuur, waarvan het hoofdvlak van de platen zich hoofdzakelijk in de lengterichting van de dwarsdoorsnede van de kanalen uitstrekt, brengt het probleem met zich mee, dat de aansluitstukken niet kunnen worden voorzien van voortzettingen van de platen van de eigenlijke recuperator Hiertoe verschaft een specifiek uitvoeringsvorm de maatregel dat de recuperator is gekoppeld met aansluitstukken die zijn voorzien van platen die zich dwars op het hoofdvlak van de platen van de recuperator uitstrekken.

Om een goede aansluiting tussen de kanalen in de eigenlijke recuperator en de overeenkomstige ruimten van het aansluitstuk te verkrijgen, heeft het de voorkeur dat de aansluitstukken tot afzonderlijke eenheden zijn gevormd die beide met hun open zijde aansluiten op een open zijde van de recuperator en dat de zich dwars op het hoofdvlak van de kanalen uitstrekkende wanden van de kanalen in nabijheid van het koppelvlak tussen recuperator en de aansluitstukken aansluiten op de posities van de platen van de aansluitstukken.

Het is mogelijk, zoals bij recuperatoren en aansluitstukken volgens de stand van de techniek het geval is, de ontvlechting van de kanalen geheel in het aansluitstuk te plaatsen. Bij de thans voorliggende configuratie is het echter aantrekkelijk wanneer een deel van het aantal van de zich dwars op het hoofdvlak van de kanalen uitstrekkende wanden van de kanalen ter plaatse van het koppelvlak recht aansluit op de posities van de platen van de aan sluitstukken en een ander deel van het aantal van de zich dwars op het hoofdvlak van de kanalen uitstrekkende wanden van de kanalen ter plaatse van het koppelvlak via een gebogen deel aansluit op de posities van de platen van de aansluitstukken. Deze configuratie maakt het mogelijk de ontvlechting van de kanalen voor een deel in de eigenlijke recuperator te plaatsen, waardoor de constructie van de aansluitstukken is vereenvoudigd.

Deze uitvoeringsvorm verschaft eveneens een werkwijze, waarbij, dat na het vervaardigen van de recuperator, de recuperator aan beide zijden wordt voorzien van een aansluitstuk door de aansluitstukken aan de randen van hun volledig open vlak te verbinden met de randen van de aan si uitvlakken van de recuperator.

Ter vereenvoudiging van de assemblage, heeft het de voorkeur dat de aansluitstukken door middel van een vormopsluitende verbinding, zoals een klikverbinding, zijn verbonden met de recuperator.

Deze uitvoeringsvorm verschaft voorts een werkwijze, waarbij de aansluitstukken door middel van een vormopsluitende verbinding met de recuperator worden verbonden.

Vervolgens zal de onderhavige uitvinding worden toegelicht aan de hand van de bijgaande figuren waarin voorstellen:

Figuur 1: een gedeeltelijk als doorsnede getekend schematisch perspectivisch aanzicht van een plaat volgens een eerste uitvoeringsvorm;

Figuur 2: een aanzicht van de gehele plaat, waarvan in figuur 1 een doorsnede van een detail is afgebeeld;

Figuur 3: een aanzicht van een variant van de in figuur 2 afgebeelde plaat;

Figuur 4: een perspectivisch aanzicht van een gemodificeerde versie van de eerste uitvoeringsvorm volgens de figuren 1 en 2;

Figuur 5: een aanzicht van een door afwisselend stapelen van de in figuur 2 en 3 afgebeelde platen gevormde recuperator;

Figuur 6: een schematisch perspectivisch, als doorsnede uitgevoerd detailaanzicht van de in figuur 5 afgebeelde recuperator;

Figuur 7: een schematisch perspectivisch aanzicht van een andere variant van de eerste uitvoeringsvorm;

Figuur 8: een schematisch perspectivisch aanzicht van een plaat volgens een tweede uitvoeringsvorm;

Figuur 9: een aanzicht van de in figuur 8 afgebeelde plaat, maar die is voorzien van een naar de header verlopend deel;

Figuur 10: een doorsnede-aanzicht van een combinatie van twee platen volgens de tweede uitvoeringsvorm;

Figuur 11: een aanzicht van een samenstel van twee platen zoals in figuur 9 is getoond;

Figuur 12: een schematisch perspectivisch aanzicht van een deel van de recuperator;

Figuur 13: een schematisch aanzicht van een deel van de recuperator, en

Figuur 14: een detailaanzicht van het aansluitstuk ten gebruike bij de recuperator volgens figuur 12 en 13.

Figuur 1 toont een in zijn geheel met 1 aangeduide plaat als onderdeel van een recuperator, zoals deze in figuur 5 is weergegeven. De plaat 1 is voorzien van in een regelmatig patroon aangebrachte uitstulpingen, die kanalen van de eerste soort 3a vormen. Deze kanalen 3a worden omgeven door een kopwand 4 en twee zijwanden 5 en 6. De kanalen 3a zijn ter plaatse van het hoofdvlak la van de plaat 1 open. De uitstulpingen vormen voorts kanalen 3b van de tweede soort, die worden ingesloten tussen zijwanden 5 en 6 en kopwanden 7 ter plaatse van het hoofdvlak la van de plaat 1. De plaat omvat ter plaatse van de overgang tussen de zijwanden 5, 6 en de kopwanden 4 afschuiningen 8 aan de buitenzijde. Voorts omvat de plaat 1 ter plaatse van de overgang tussen de zijwanden 5, 6 en de kopwanden 7 uitstekende richels 9.

De kanalen 3a en 3b hebben alle hoofdzakelijk de vorm van een trapezium, hetgeen het lossen uit de vorm bij vervaardigen gemakkelijk maakt. Het is echter mogelijk andere vormen toe te passen zoals die van een rechthoek, of een trapezium met de brede zijde aan de kopwanden. Deze tekening toont voorts zijwandstukken 10, waarbij tussen de zijwandstukken 10 en de meest nabije zijwand 5 een kanaal met een kleinere breedte, te weten bij voorkeur ongeveer 0,7 maal de breedte van die van de andere kanalen is gevormd. Andere breedten zijn in principe ook mogelijk. Voorts is het zijwandstuk 10 aan één zijde voorzien van een groef 11 en aan de andere zijde van een veer 12. Op de veer 12 is een lijnvormige verdikking 13a aangebracht, terwijl op overeenkomstige positie in de groef 11 een conforme uitsparing 13b is aangebracht, die bij montage zorgen voor een klikverbinding.

Wanneer een aantal van dergelijke platen 1 wordt samengesteld tot een recuperator, ontstaat een structuur zoals is weergegeven in figuur 5. Hierbij wordt opgemerkt dat afwisselend platen van verschillende soort zijn gestapeld, zoals later zal worden toegelicht. Uit deze figuur blijkt dat de afschuiningen 8 van een plaat 1 passen binnen de richels 9 van de naburige plaat, zodat de positie van de platen 1 onderling in de richting van het hoofdvlak van de platen dwars op de kanaalrichting wordt gefixeerd. Hetzelfde effect wordt ook verkregen bij de zijwandstukken 10, waarvan de veren 12 worden opgesloten door de groeven 11 van de opvolgende plaat, waarbij de verdikking 13a en de uitsparing 13b in elkaar vallen en zorgen voor de klikverbinding en extra afdichting. Tevens blijkt uit deze figuur dat de kanalen 3a, 3b in naburige platen worden verenigd tot kanalen 3 met een dubbele ‘hoogte’ grootste doorsnedemaat. Dit is veroorzaakt doordat afwisselend platen van verschillende soort zijn gestapeld. Het is evenzeer mogelijk kanalen te verkrijgen waarvan de hoogte overeenkomt met de hoogte van de wanden 5 en 6 door gelijksoortige platen op elkaar te stapelen. Of kanalen te verkrijgen waarvan de hoogte overeenkomt met de hoogte van de wanden 5 en 6 door verschillende platen op elkaar te stapelen! Deze kanalen 3 hebben een hoofdzakelijk rechthoekige doorsnede, maar in de figuren 1 en 4 hebben de aldus ontstane kanalen 3 buiten afgeronde hoeken ook in hun midden een iets grotere dikte dan aan hun einden. Het is echter ook mogelijk dat de kanalen 3 in hun midden een iets kleinere dikte hebben dan aan hun einden.

Een plaat 1 is in zijn geheel weergegeven in figuur 2. De plaat 1 is voorzien van zich naar beide zijden uitstrekkende zijwandstukken 10 die elk een hoogte hebben die gelijk is aan de helft van de hoogte van de zijwanden van de kanalen, zodat beide zijwandstukken tezamen dezelfde werkende hoogte hebben als de kanalen. De plaat 1 is voorts voorzien van kanalen 3 ter plaatse van de eigenlijke recuperator, terwijl aan beide kopse zijden van de eigenlijke recuperator, de platen 1 een driehoekige voortzetting 14a, 14b omvatten, zoals op zich uit de stand van de techniek bekend is.

Deze driehoekige delen 14a en 14b van de plaat, vormen delen van de aldaar te vormen aansluitstukken, die ook wel bekend zijn als ‘headers’. Deze delen 14a, 14b zijn gekoppeld met voortzettingen 15 van de zijwandstukken 10, die dienen voor het afsluiten van de betreffende delen van aansluitstukken opdat de aansluitstukken hun ontvlechtende functie vervullen, zoals op zich eveneens uit de stand van techniek bekend is. Daar bij deze uitvoeringsvorm de zijwandstukken 10 zich aan beide zijden van de plaat 1 uitstrekken, zijn de driehoekige voortzettingen 14 van de plaat dan ook aan beide randen voorzien van een voortzetting 15 van de zijwandstukken, die zich in tegengestelde richting uitstrekken.

Figuur 3 toont een plaat 1 die overeenkomt met de in figuur 2 afgebeelde plaat van een tweede soort, die overeenkomt met de hierboven toegelichte platen van de eerste soort, maar waarbij de kanalen 3 over een halve steek zijn verplaatst om de kanalen 3a, 3b op elkaar aan te laten sluiten zoals getoond is in figuur 5. Dan ontstaan inderdaad de kanalen met een dubbele hoogte, zoals is toegelicht in het bovenstaande. Het is aantrekkelijk, maar niet noodzakelijk dat de in figuur 3 afgebeelde plaat van de tweede soort overeenkomt met de plaat van de eerste soort, die is afgebeeld in figuur 2, zij het geroteerd over 180°.

Voorts wijkt de plaat volgens figuur 3 af van die volgens figuur 2 door de aanwezigheid van afstandhouders 16, die de driehoekige voortzettingen 14 van de platen 1 op onderlinge afstand houden. Deze afstandhouders 16 hebben voorts een geleidende functie voor de door de aansluitstukken heen stromende fluïda. Het is aantrekkelijk de afstandshouders 16 zodanig aan te brengen dat hun invloed op de stroming voor beide fluïda werkt, bijvoorbeeld bij één van de driehoekige voortzettingen 14 van elk van de platen volgens figuur 2 en 3. Bij voorkeur zijn de twee platen 1 gelijk en zijn beide driehoekige voortzettingen 14 van afstandhouders 16 voorzien. Wanneer bij het stapelen elke twee plaat 1 wordt geroteerd, strekken de afstandhouders 16 zich aan de andere zijde van de plaat 1 uit. Het is overigens mogelijk alle afstandhouders 16 in één plaat 1 te plaatsen, waarbij beide driehoekige voortzettingen 14 aan beide zijden zijn voorzien van afstandhouders 16, of beide soorten platen aan één kant (dus beide headers) te voorzien van afstandhouders 16, Het is zelfs mogelijk beide soorten platen aan één header aan beide kanten te voorzien van afstandhouders 16.

Zoals reeds is toegelicht, worden, volgens een voorkeursuitvoeringsvorm, de platen 1 bij voorkeur door spuitgieten vervaardigd. Om het spuitgietproces zo snel mogelijk uit te kunnen voeren bij handhaving van een plaat van voldoende kwaliteit, dienen de aanspuitpunten zorgvuldig te worden gekozen. Bij voorkeur worden deze in de nabijheid van het midden van de plaat 1 geplaatst. Om het vloeien in de nabijheid van het aanspuitpunt of de aanspuitpunten te bevorderen, heeft het de voorkeur dat de plaat 1 in de nabijheid van de aanspuitpunten vlak is. De in figuur 4 afgebeelde modificatie voorziet in deze eis door de profielen 5, 6, 7 in het midden te onderbreken door een zich over de gehele breedte van de plaat uitstrekkende vlakke strook 18. Op gemerkt wordt dat figuur 4 een gemodificeerde versie toont van de eerste uitvoeringsvorm zonder af standhouders; de modificatie volgens figuur 4 is ook mogelijk bij de van af standhouders voorziene variant.

Bij het afwisselend stapelen van de platen van de eerste soort volgens figuur 2 en van de tweede soort volgens figuur 3 ontstaat een recuperator zoals getoond is in figuur 5. Hierbij is zichtbaar dat de voortzettingen 15 van de zijwandstukken 10 van naburige platen 1 op elkaar aansluiten. Bij voorkeur zijn deze delen dan ook van eenzelfde groef en veer voorzien als de zijwandstukken 10.

Figuur 6 toont een doorsnede-aanzicht van de in figuur 5 afgebeelde uitvoeringsvorm. Hierbij is het profiel rechthoekig, maar het is duidelijk dat ook andere profielen kunnen worden toegepast, zoals een driehoekig profiel, een trapeziumvormig profiel of een dergelijk profiel dat van afgeronde hoeken is voorzien.

Het is echter ook mogelijk een recuperator samen te stellen uit het afwisselend stapelen van vlakke platen 15 en van een profiel voorziene platen 1. Een dergelijke configuratie is weergegeven in figuur 7. De aan weerszijden van een vlakke plaat 15 aanwezige platen 1 kunnen dan van dezelfde soort zijn, maar kunnen eveneens van een verschillende soort zijn. Voorts kunnen de profielen van de van profielen voorziene platen 1 met elkaar in fase zijn, maar het is ook mogelijk de onderlinge positie van de van een profiel voorziene platen onderling te verschuiven. Door de aanwezigheid van de vlakke platen neemt het materiaal verbruik en daarmede de kostprijs toe, maar wordt een stijvere constructie van de recuperator verkregen.

De figuren 8-16 betreffen een tweede uitvoeringsvorm. Zoals figuur 8 toont, strekken platen 21 zich niet uit dwars op de lengterichting van de doorsnede van de kanalen 3, zoals bij de eerste uitvoeringsvorm, maar parallel aan de lengterichting van deze doorsnede.

Deze platen 21 zijn dan ook voorzien van kleine ribben 22a die, tezamen met de ribben 22b van naburige platen de korte wanden van de kanalen vormen. Als gevolg hiervan kunnen deze platen 21 na het vormgevingsproces gemakkelijk uit de vorm worden gelost. Dit geldt zowel voor door middel van spuitgieten vervaardigde platen 21 als voor door middel van thermo vormen vervaardigde platen 21. Zoals figuur 7 toont zijn de aan weerszijden van de platen 21 uitstrekkende ribben 22a, respectievelijk 22b afwisselend geplaatst om dezelfde onderlinge plaatsing van de kanalen te verkrijgen als bij de voorgaande beschreven uitvoeringsvorm. Opgemerkt wordt dat de in figuur 7 getoonde configuratie niet zo door middel van thermovormen kan worden gemaakt. Bij thermo vormen dienen de ribben hoofdzakelijk een V-vorm te hebben en zich bij voorkeur alle aan één zijde van de plaat uit te strekken. Figuur 7 toont een vlakke plaat 21, die leidt tot rechthoekige kanalen.

Voor het verkrijgen van kanalen met een diabolovorm, zijn de platen enigszins zigzag gevormd. Evenals bij de vorige uitvoeringsvorm is het mogelijk de ribben 22a, respectievelijk 22b zich over de gehele breedte van de korte wand van het kanaal te laten uitstrekken, maar het is ook mogelijk dat zij zich slechts elk over een deel van de breedte van deze korte wand uitstrekken en worden verbonden met een desbetreffende rib van een naburige plaat.

Deze delen van de ribben 21 kunnen dan door een vormopsluitende verbinding, bij voorkeur een klikverbinding, met elkaar verbonden worden, opdat de platen 21 met elkaar worden verbonden. Overigens toont figuur 8 slechts een klein deel van een dergelijke wand. De complete wand strekt zich over de gehele hoogte van de recuperator uit. Het is echter ook mogelijk een dergelijke wand samen te stellen, bijvoorbeeld uit delen zoals die zijn weergegeven in figuur 8. Dergelijke delen kunnen dan onderling eveneens door een klikverbinding met elkaar zijn verbonden, hetgeen de mogelijkheid biedt de hoogte van de recuperator aan te passen. In figuur 10 is een doorsnedeaanzicht van deze tweede uitvoeringsvorm getoond.

Bij deze uitvoeringsvorm is het niet zonder meer mogelijk om een aansluiting te vormen met de aansluitstukken, daar de kanalen onderling zijn versprongen. Om deze aansluiting te vergemakkelijken, wordt, zoals blijkt uit figuur 8, bij een deel 23a van de ribben 22a, de rib in de nabijheid van het grensvlak tussen de eigenlijke recuperator en het aansluitstuk naar een naburige rib 22b toe geleid, opdat ter plaatse van het aansluitvlak de kanalen 3 in lijn komen te liggen. Ook aan de andere zijde van de platen 21 zijn dergelijke geleidingen 23b voorzien.

Figuur 10 toont een doorsnedeaanzicht van een combinatie van twee platen 21, die spiegelbeeldig ten opzichte van elkaar zijn geplaatst. Deze figuur toont tevens dat de platen 21 aan hun boven- en onderzijde zijn voorzien van wandstukken 24, die zijn voorzien van een vormop sluitende verbinding zoals een klikverbinding voor het samenstellen van de onderwand 24, respectievelijk een niet in de tekening weergegeven bovenwand van de eigenlijke recuperator.

Figuur 11 toont 2 platen 21 in zijn geheel. Deze figuur toont voorts dat de platen zijn voorzien van wandstukken 24.

Figuur 12 toont een samenstel van een aantal platen 21, dat in essentie het tegenstroomgedeelte van de eigenlijke recuperator 27 vormt.

Figuur 13 toont een aanzicht van het aansluitvlak van het tegenstroomgedeelte van een recuperator, waar dit dient te worden verbonden met een header. De figuur toont duidelijk de onderwand van de recuperator die is samengesteld uit wandstukken 24 en dat de zijwanden zijn samengesteld uit zijwandstukken 27, respectievelijk 28. Ook zijn de geleidingen 23a en 23b zichtbaar.

Voor het ontvlechten van de door de kanalen heen vloeiende stromen fluïda wordt gebruik gemaakt van op zich bekende aansluitstukken. De meeste thans bekende aansluitstukken zijn gevormd uit voortzettingen van platen van de eigenlijke recuperator, zoals in het huidige document is toegelicht aan de hand van het eerste uitvoeringsvorm, maar een dergelijke gecombineerde uitvoering lijkt bij de configuratie van de tweede uitvoeringsvorm erg lastig, zo niet onmogelijk. Aldus wordt gebruik gemaakt van afzonderlijk paren aansluitstukken, zoals overigens is weergegeven in figuur 14.

Figuur 14 toont een detail van een enkel aansluitstuk 30. Het aansluitstuk 30 is voorzien van zich op onderlinge afstand uitstrekkende platen 31 met een hoofdzakelijk driehoekige vorm. Deze platen 31 sluiten bij het samenvoegen van de aansluitstukken 30 op de eigenlijke recuperator aan op de ribben 22 van het tegenstroomgedeelte van de recuperator. De afstand tussen de platen 31 is dan ook gelijk aan de afstand tussen de aan weerszijden van de platen 21 van de recuperator aanwezige ribben, oftewel aan de helft van de afstand van tussen de aan eenzelfde zijde van een plaat 21 gelegen ribben 22, zijnde de korte wanden van de kanalen. Aan de beide korte zijden van het aansluitstuk zijn de platen 31 telkens afwisselend verbonden door stroken 32a, respectievelijk 32b. Hierdoor ontstaan telkens aan de andere korte zijden openingen 33a, respectievelijk 33b, waarbij de boven elkaar gelegen reeks openingen 33a alle verbonden zijn met kanalen van de eerste soort en de andere reeks boven elkaar gelegen openingen 33b alle zijn verbonden met kanalen van de tweede soort in de eigenlijke recuperator. Dit komt overeen met de aansluitstukken zoals deze bekend zijn uit de stand van de techniek.

Deze aansluitstukken, evenals de eigenlijke recuperator, kunnen zijn vervaardigd door spuitgieten, en bij voorkeur door het spuitgieten van delen ervan. Deze delen of segmenten maken het mogelijk de hoogte van de aansluitstukken aan te passen aan de hoogte van de eigenlijke recuperator. Hierbij wordt opgemerkt dat de breedte van het aansluitstuk, evenals trouwens de hoogte ervan wordt gedicteerd door de afmetingen van de eigenlijke recuperator.

Claims (34)

1. Recuperator, omvattende een aantal op elkaar gestapelde, zich onderling parallel uitstrekkende platen, - waarbij tenminste een deel van het aantal platen over tenminste een deel van hun oppervlak van profielen is voorzien, die zich tussen de platen uitstrekkende kanalen vormen en waarbij de aan weerszijden van een plaat aanwezige kanalen zich parallel uitstrekken; - waarbij elk van de platen aan één van zijn zijden grenst aan kanalen van de eerste soort en aan zijn andere zijde grenst aan kanalen van de tweede soort; en - waarbij op elkaar gestapelde naburige platen aan hun zich parallel aan de kanalen uitstrekkende randen onderling zijn verbonden, met het kenmerk, - dat tenminste een deel van het aantal platen door spuitgieten is vervaardigd.

2. Recuperator volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat tenminste een deel van de van een profiel voorziene platen door spuitgieten zijn vervaardigd.

3. Recuperator volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de recuperator een aantal vlakke platen omvat en dat tenminste een deel van de vlakke platen door spuitgieten is vervaardigd.

4. Recuperator volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de van een profiel voorziene platen een dikte hebben die kleiner is dan 500 pm.

5. Recuperator volgens conclusie 1, 2 of 3, met het kenmerk, dat de door spuitgieten vervaardigde platen zijn vervaardigd van een kunststof die een hoge ‘melt flow index’ kan hebben, zoals polypropyleen.

6. Recuperator volgens één van de conclusies 1-5, met het kenmerk, dat het oppervlak van de door spuitgieten vervaardigde platen een capillaire structuur heeft.

7. Recuperator volgens één van de voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat alle platen van de recuperator van een profiel zijn voorzien.

8. Recuperator volgens conclusie 1-7, met het kenmerk, dat de door spuitgieten vervaardigde, van een profiel voorziene platen zijn voorzien van een zich hoofdzakelijk in het midden van de plaat, dwars op de lengterichting van het profiel uitstrekkende vlakke strook.

9. Recuperator volgens één van de voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat de van een profiel voorziene platen een zich parallel aan de lengterichting van de profielen uitstrekkende zijwandstukken omvatten die een verbinding met zijwandstukken van aangrenzende platen vormen.

10. Recuperator volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat de zijwandstukken een vormopsluitende verbinding met de zijwandstukken van naburige platen vormen.

11. Recuperator volgens conclusie 9 of 10, met het kenmerk, dat de platen zich tot in op de recuperator aansluitende aansluitstukken (headers) uitstrekken en dat de zijwandstukken zich tevens uitstrekken langs tenminste een deel van de rand van de aansluitstukken.

12. Recuperator volgens één van de conclusies 1-8, met het kenmerk, dat de recuperator is voorzien van zich dwars op het hoofdvlak van de platen, aan weerszijden van de platen uitstrekkende zij wandplaten.

13. Recuperator volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat de platen zijn voorzien van zich ter plaatse van de aansluitstukken (headers) bevindende steunprofielen.

14. Recuperator volgens één van de conclusies 8-13, met het kenmerk, dat de recuperator is samengesteld uit afwisselend gestapelde platen van de eerste en van de tweede soort, waarbij de platen van de eerste en tweede soort onderling verschillen.

15. Recuperator volgens conclusie 14, met het kenmerk, dat de platen van de tweede soort overeenkomen met over een zich parallel aan de lengterichting van de kanalen uitstrekkende as over een hoek van 180° gedraaide platen van de eerste soort.

16. Recuperator volgens conclusie 14 of 15, met het kenmerk, dat in op elkaar liggende platen aanwezige kanaalsegmenten tezamen een kanaal vormen.

17. Recuperator volgens conclusie 16, met het kenmerk, dat de doorsnede van door op elkaar aansluitende kanaalsegmenten gevormde kanalen hoofdzakelijk diabolovormig is.

18. Recuperator volgens één van de conclusies 1-9, met het kenmerk, dat de kanalen een langwerpige dwarsdoorsnede hebben en dat het hoofdvlak van de platen zich hoofdzakelijk in de lengterichting van de dwarsdoorsnede van de kanalen uitstrekt.

19. Recuperator volgens conclusie 18, met het kenmerk, dat de platen zijn voorzien van zich hoofdzakelijk dwars op het hoofdvlak van de platen, aan beide zijden van de platen en parallel aan de lengterichting van de kanalen uitstrekkende ribben die wanden van de kanalen vormen.

20. Recuperator volgens conclusie 19, met het kenmerk, dat de ribben van naburige platen met elkaar zijn verbonden.

21. Recuperator volgens conclusie 20, met het kenmerk, dat de ribben van naburige platen door middel van een vormopsluitende verbinding onderling zijn verbonden.

22. Recuperator volgens conclusie 19, 20 of 21, met het kenmerk, dat de doorsnede van de kanalen hoofdzakelijk diabolovormig is.

23. Recuperator volgens één van de conclusies 18-22, met het kenmerk, dat de recuperator is gekoppeld met aansluitstukken (headers) die zijn voorzien van platen die zich dwars op het hoofdvlak van de platen van de recuperator uitstrekken

24. Recuperator volgens conclusie 23, met het kenmerk, dat de aansluitstukken (headers) tot afzonderlijke eenheden zijn gevormd die beide met hun open zijde aansluiten op een open zijde van de recuperator en dat de zich dwars op het hoofdvlak van de kanalen uitstrekkende wanden van de kanalen in nabijheid van het koppelvlak tussen recuperator en de aansluitstukken aansluiten op de posities van de platen van de aansluitstukken.

25. Recuperator volgens conclusie 24, met het kenmerk, dat een deel van het aantal van de zich dwars op het hoofdvlak van de kanalen uitstrekkende wanden van de kanalen ter plaatse van het koppelvlak recht aansluit op de posities van de platen van de aansluitstukken (headers) en dat een ander deel van het aantal van de zich dwars op het hoofdvlak van de kanalen uitstrekkende wanden van de kanalen ter plaatse van het koppelvlak via een gebogen deel aansluit op de posities van de platen van de aansluitstukken.

26. Recuperator volgens één van de conclusies 18-25, met het kenmerk, dat de aansluitstukken (headers) door middel van een vormopsluitende verbinding zijn verbonden met de recuperator.

27. Werkwijze voor het vervaardigen van een recuperator, welke recuperator is voorzien van een aantal zich onderling parallel uitstrekkende platen, waarvan tenminste een deel over tenminste een deel van hun oppervlak van profielen is voorzien, die zich tussen de platen uitstrekkende kanalen vormen en waarbij aan weerszijden van een plaat aanwezige kanalen zich parallel uitstrekken, gekenmerkt door de stappen van het door middel van spuitgieten vervaardigen van tenminste een deel van de platen en het op elkaar stapelen van de aldus vervaardigde platen en mogelijkerwijs op een andere wijze vervaardigde platen.

28. Werkwijze volgens conclusie 27, met het kenmerk, dat bij het spuitgieten de platen in een tussen de profielen gelegen, zich dwars op de profielen uitstrekkende vlakke strook van de platen worden aangespoten.

29. Werkwijze volgens conclusie 27 of 28, met het kenmerk, dat de zijranden van de platen zijn voorzien van zijwandstukken en dat de zijranden van de platen onderling worden verbonden door het vormen van een onderlinge vormopsluitende verbinding.

30. Werkwijze volgens conclusie 27, 28 of 29, met het kenmerk, dat tijdens het stapelen afwisselend platen van een eerste soort en platen van een tweede soort worden gestapeld.

31. Werkwijze volgens conclusie 30, met het kenmerk, dat de platen van de tweede soort overeenkomen met het spiegelbeeld van de platen van de eerste soort en dat tijdens het stapelen slechts platen van de eerste soort worden gestapeld, waarbij elke tweede plaat wordt geroteerd voorafgaand aan het stapelen.

32. Werkwijze volgens één van de conclusies 27-31, met het kenmerk, dat voorafgaande aan het stapelen van een platen een eerste wandplaat wordt geplaatst en na het stapelen een tweede wandplaat wordt gestapeld en dat beide wandplaten met hun zijranden met de zijranden van de platen worden verbonden.

33. Werkwijze volgens één van de conclusies 27-32, met het kenmerk, dat na het vervaardigen van de recuperator, de recuperator aan beide zijden wordt voorzien van een aansluitstuk (header) door de aansluitstukken aan de randen van hun volledig open vlak te verbinden met de randen van de aansluitvlakken van de recuperator.

34. Werkwijze volgens conclusie 33, met het kenmerk, dat de aansluitstukken (headers) door middel van een vormopsluitende verbinding met de recuperator worden verbonden.