NL8104406A

NL8104406A - Heat exchanger with rigid plastics plates contg. parallel ducts - with spacer strips or parts of similar plates interposed between them

Info

Publication number: NL8104406A
Application number: NL8104406A
Authority: NL
Original assignee: Wavin Bv
Priority date: 1981-09-24
Filing date: 1981-09-24
Publication date: 1983-04-18

Abstract

The heat exchanger consists of a number of parallel plates in relatively rigid plastic which are superimposed with spacer strips between them to form an exchanger stack assembly. The plates may contain parallel ducts whilst the spacer strips are at an angle, e.g. 90 deg., to these ducts to form an exchanger in which the two flows cross one another. The spacers may, alternatively, consist of parts of plates also containing parallel ducts. The spacers may be arranged at an angle to the ducts such that at least part of the stack forms a parallel counterflow exchanger.

Description

·-*··» *· * * * 81.5073/vdV/Rdm/sme· - * ·· »* · * * * 81.5073 / vdV / Rdm / sme

Korte aanduiding: Warmtewisselaar.Short designation: Heat exchanger.

Door Aanvraagster zjn als uitvindeis genoemd: B. Lodder te Hardenberg; T.P.M. Bontje te Dedemsvaart en J,L. Stuyfzand te Geldrop.The Applicant named the invention as: B. Lodder in Hardenberg; T.P.M. Bontje in Dedemsvaart and J, L. Stuyfzand in Geldrop.

De uitvinding heeft betrekking op een warmtewisselaar, in het bijzonder een platenwisselaar, te gebruiken voor energie- overdracht tussen twee gasvormige media, in het bijzonder lucht.The invention relates to a heat exchanger, in particular a plate exchanger, to be used for energy transfer between two gaseous media, in particular air.

De uitvinding heeft tot doel een warmtewisselaar te 5 verschaffen, die in het bijzonder geschikt is voor het aanzuigen van frisse buitenlucht en het afvoeren van gebruikte lucht uit een woning, die gebruikt kan worden om te voorkomen, dat extra koude buitenlucht in de te verwarmen ruimten wordt toegelaten.The object of the invention is to provide a heat exchanger which is particularly suitable for drawing in fresh outside air and extracting used air from a house, which can be used to prevent extra cold outside air in the spaces to be heated is allowed.

Volgens de uitvinding wordt dit bereikt met een warmte- 10 wisselaar, in het bijzonder een platenwisselaar, die daardoor is gekenmerkt, dat de platen uit een relatief stijve kunststof zijn vervaardigd en door middel van hiertussen aange/^ a^standstroken onderling van elkaar gescheiden tot een wisselpakket verenigd zijn.According to the invention this is achieved with a heat exchanger, in particular a plate exchanger, characterized in that the plates are made of a relatively rigid plastic material and separated from each other by means of interposed strips. exchange package are united.

Bij voorkeur is de warmtewisselaar volgens de uitvinding zodanig 15 uitgevoerd, dat de platen van inwendige evenwijdig aan elkaar stroken verlopende kanalen zijn voorzien en de afstand/ ter vorming van een kruisstroom-wisselpakket onder een hoek ten opzich.te van de lengterichting van de kanalen verlopen. Het pakket volgens de uitvinding kan zeer simpel worden vervaardigd door op maat gesne- 20 den platen toe te passen en als afstandstrook bijvoorbeeld een tweezijdig klevende rubberstrook. Door het opkleven van de stroken en vervolgens hierop weer een plaat aan te brengen enzovoorts, kan zeer snel een pakket worden veikregen. Wanneer van kanalen voor- ziene platen worden toegepast, die een dikte van bijvoorbeeld 25 3 mm hebben, kan bij pakketafmetingen in de vorm van een kubus 2 met ribben van 30 cm ongeveer 15 m wisselend oppervlak worden verkreaen. Het is duidelijk, dat geen bijzondere maatregelen ten 8104406 r $ - 2 -scheluw- aanzien van corrosie alsmede het/trekken van het materiaal behoe-ven te warden genomen.The heat exchanger according to the invention is preferably designed in such a way that the plates are provided with internal channels running parallel to each other and that the distance / to form a cross-flow exchange pack extends at an angle with respect to the longitudinal direction of the channels . The package according to the invention can be manufactured very simply by using cut-to-size plates and as a distance strip, for example, a two-sided adhesive rubber strip. By sticking on the strips and then placing a plate on them again and so on, a package can be obtained very quickly. When using channeled plates, which have a thickness of, for example, 3 mm, approximately 15 m of varying surface can be obtained with package dimensions in the form of a cube 2 with ribs of 30 cm. It is clear that no special measures need be taken to avoid corrosion and pulling of the material.

0<k een meer gespecialiseerde uitvoering is volgens de uitvinding mogelijk, doordat als afstandstroken tussen van inwen-5 dige evenwijdig aan elkaar verlopende kanalen voorziene platen delen van platen dienen, die eveneens van evenwijdig aan elkaar verlopende kanalen zijn voorzien. Hierdoor is het mogelijk dat de elkaar overlappende als afstandstroken dienende delen zich onder een hoek ten opzichte van de lengterichting van de kanalen uit-10 strekken en het wisselpakket tenminste gedeeltelijk als paralleltegen~ stroom-wisselaar uit te voeren.A more specialized embodiment is possible according to the invention, in that as spacing strips between plates provided with internal parallel channels, parts of plates are also provided, which channels are also provided with parallel channels. It is hereby possible for the overlapping parts serving as spacer strips to extend at an angle to the longitudinal direction of the channels and to make the exchange package at least partly as a parallel counter-current exchanger.

Het pakket kan van een ombouw van zeer eenvoudige const ructie zijn voorzien, doordat de van doorgangen voorziene zijden van het wisselpakket onder een hoek ten opzichte van de wanden 15 van een kast zijn geplaatst en de hoeken van het wisselpakket tegen de kastwanden liggen voor het ^n vier afdelingen scheiden van de inwendige ruimte van de kast./deze zeer eenvoudige wijze wordt een kruisstroom-platenwisselaar verkregen waarbij aan den eind van het huis voor het opnemen van een wisselpakket twee door een gemeen-20 schappelijke motor gedreven ventilatoren zijn aangebracht, waarbij de ene ventilator is aangesloten op een zijde van het wisselpakket en de andere ventilator op een andere naburige zijde van het wisselpakket.The package can be provided with a housing of very simple construction, because the sides of the exchange package provided with passages are placed at an angle with respect to the walls 15 of a cabinet and the corners of the exchange package lie against the cabinet walls for Separate four compartments from the internal space of the cabinet. In this very simple manner, a cross-flow plate exchanger is obtained in which two fans driven by a common motor are arranged at the end of the housing to accommodate an exchange package, whereby one fan is connected to one side of the exchange package and the other fan to another neighboring side of the exchange package.

Bij een wisselpakket dat gedeeltelijk als paralleltegen-25 stroomwisselaar is uitgevoerd, is het volgens de uitvinding mogelijk dat een ventilator is aangesloten op een gehele zijde van het wisselpakket en een andere ventilator slechts op een gedeelte van een zijde van het wisselpakket. Beide ventilatoren kunnen hierbij weer op een en dezelfde aandrijfmotor worden aangesloten.According to the invention, in the case of an exchange package which is partly designed as a parallel counter-current exchanger, it is possible for a fan to be connected to an entire side of the exchange package and another fan to be connected only to a part of one side of the exchange package. Both fans can be connected to the same drive motor again.

30 De uitvinding wordt aan de hand van de bijgaande teke- ning nader toegelicht, waarin: fig. 1 een aanzicht in perspektief van het samenstellen 8104406 4 - 3 - van een wisselpakket; voor kruisstroomwisseling; fig. 2 een doorsnede door een warmtewisselaar voorzien van een wisselpakket volgens fig. 1; fig. 3 een schematisch bovenaanzicht van een wisselpakket /tegen- 5 dot gedeeltelijk als kruisstroom en gedeeltelijk als parallexstroom-wisselaar is uitgevoerd; fig. 4 een aanzicht in perspektief van het in fig. 3 getoonde wisselpakket; en fig. 5 een aanzicht in perspektief met uit elkaar ge-10 trokken hoofdonderdelen van een warmtewisselaar voorzien van een wisselpakket volgens fig. 4.The invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawing, in which: fig. 1 shows a perspective view of the assembly 8104406 4 - 3 - of a switch package; for cross flow exchange; fig. 2 shows a cross-section through a heat exchanger provided with an exchange package according to fig. 1; Fig. 3 shows a schematic top view of an exchange pack / counterpart, which is partly designed as a cross flow and partly as a parallex flow exchanger; Fig. 4 is a perspective view of the exchange package shown in Fig. 3; and Fig. 5 is a perspective view with main parts of a heat exchanger, which have been pulled apart, provided with a switch pack according to Fig. 4.

Het in fig. 1 te vervaardigen pakket is gevormd uit platen 1 van kunststof, welke platen van inwendige evenwijdig aan elkaar verlopende kanalen 2 zijn voorzien. Deze platen zijn in 15 verschillende dikten in de handel verkrijgbaar en zij behoeven slechts op de afmetingen van het pakket te warden afgezaagd. De platen worden op elkaar gelijmd onder tussenvoeging van afstand-stroken die uit tweezijdige kleefstroken bijvoorbeeld van rubber kunnen bestaan. Hoewel slechts alleen de afstandstroken 3 aan de 20 buitenranden van het pakket noodzakelijk zijn, kan ook nog een tussenstrook 3 worden toegepast ter versteviging van het pakket.The package to be manufactured in fig. 1 is formed from plates 1 of plastic, which plates are provided with internal channels 2 running parallel to each other. These plates are commercially available in 15 different thicknesses and they need only be cut to the dimensions of the package. The plates are glued together with spacer strips which may consist of two-sided adhesive strips, for example of rubber. Although only the spacer strips 3 on the outer edges of the package are necessary, an intermediate strip 3 can also be used to reinforce the package.

Op deze wijze is een kruisstroomwisselaar verkregen, waarbij het ene medium van de ene zijde van het pakket naar de andere door de kanalen 2 wordt geleid terwijl het andere medium van de ene zijde 25 naar de andere zijde van het pakket wordt geleid door de vrije ruimten tussen de platen en de kleefstroken resp. afstandstroken.In this way, a cross flow exchanger is obtained, in which one medium is passed from one side of the package to the other through the channels 2, while the other medium is guided from one side of the package to the other side of the package through the free spaces. between the plates and the adhesive strips resp. spacer strips.

Hoewel niet noodzakelijk verdient de uitvoering van platen met kanalen 2 de voorkeur, mede in verband met de stevigheid van de platen. De zijden van het pakket zijn dus steeds van door-30 gangen of voor het ene medium, bijvoorbeeld warme lucht of voor het andere medium, bijvoorbeeld frisse buitenlucht voorzien. In fig. 2 is getoond dat de van doorgangen voorziene zijde van het 8104406 * ^ w 4 · wisselpakket, aangegeven door het vierkant 4, onder een hoek ten opzichte van de wanden van een kast 5 zijn geplaats en de hoeken van het wisselpakket tegen de kastwanden liggen voor het in vier afdelingen 6, 7, 8 en 9 scheiden van de inwendige ruimte in de 5 kast 5. Aan e6n eind van een huis 10 of kast 5 voor het opnemen van een wisselpakket 4 zijn twee door een gemeenschappelijke motor 11 gedreven ventilatoren 12 en 13 aangebracht, waarbij de ene ventilator 12 is aangesloten op een zijde van het wisselpakket bij de afdeling 6 en de andere ventilator 13 op een andere naburige 10 zijde van het wisselpakket bij de afdeling 8 van de kast 5. De ventilator 12 zuigt bijvoorbeeld afgewerkte lueht door een invoer 14 uit een vertrek aan en stuwt deze door een poort 15 in een wand van de kast 5 naar de afdeling 6 en van hier door het pakket 4 naar de afdeling 7 van de kast. Vanuit de afdeling 7 kan via 15 een afvoer 16 de door het pakket gestroomde warme en thans afge- koelde lueht worden verwijderd, bijvoorbeeld door een schoorsteen.Although not necessary, the design of plates with channels 2 is preferred, partly because of the strength of the plates. The sides of the package are therefore always provided with through-passages or for one medium, for example warm air or for the other medium, for example, fresh outside air. In Fig. 2 it is shown that the side of the interchangeable package, indicated by the square 4, is placed at an angle with respect to the walls of a cabinet 5 and the corners of the interchangeable package against the cabinet walls lie for separating the internal space in the 5 cabinet in four sections 6, 7, 8 and 9. At the end of a house 10 or cabinet 5 for accommodating an exchange package 4, two are driven by a common motor 11 fans 12 and 13 are arranged, one fan 12 being connected to one side of the exchange pack at department 6 and the other fan 13 to another neighboring side of the exchange pack at department 8 of cabinet 5. Fan 12 sucks for example, finished light through an inlet 14 from a room and push it through a port 15 in a wall of the cabinet 5 to the compartment 6 and from here through the package 4 to the compartment 7 of the cabinet. From section 7, via a discharge 16, the warm and now cooled air that has flowed through the package can be removed, for instance through a chimney.

De ventilator 13 zuigt via een concentrisch om de afvoer 16 aange- brachte invoer 17 lueht door een kanaal 18 aan en stuwt deze door een poort 19 in de afdeling 8 van de kast 5. Yanhier stroomt de 20 aangevoerde frisse lueht door het pakket en wordt opgewarmd totdat deze in de afdeling 9 komt en van hieruit via een ventilatie-ope- ning 20 naar een vertrek of naar een verwarmingsinrichting gevoerd te worden. Het tot dusver beschreven pakket is als een eenvoudige kruisstroomwisselaar uitgevoerd. Ook een andere uitvoering is met 25 de maatregelen volgens de uitvinding mogelijk, zoals met verwijzing naar de fig. 3 en 4 zal worden toegelicht. Hierbij is een combi- tegen- natie van een kruisstroom en paralle^troom-platenwisselaar mogeli jk doordat als afstandsstroken tussen de van inwendige evenwij-dig aan elkaar verlopende kanalen voorziene platen 21 delen van 30 platen 22 dienen, die eveneens van inwendige evenwijdig aan elkaar verlopende kanalen zijn voorzien. Tussen de buitenranden van de platen 22 zijn weer afstandsstroken 23 aangebracht. De kanalen van > 8104406 ·>' % - 5 - al de platen 21 en 22 kunnen hierbij evenwijdig aan elkaar verlopen. De elkaar overlappende als afstandstroken dienende delen 24 strek-ken zich onder een hoek ten opzichte van de lengterichting van de kanalen uit en het uit de platen 21 samengestelde visselpakket is 5 als parallelstroomwisselaar uitgevoerd doordat een gasstroom door de kanalen 2 in de platen 22 kan stromen in de tussenruimten tussen de platen 22 en vervolgens weer door de kanalen 2 van de platen 22 aan de andere zijde van het pakket kan wegstromen. Het uit van inwendige evenwijdig aan elkaar verlopende kanalen voorziene pla-10 ten 21 samengestelde en als parallelstroom ingerichte wisselpakket is dus ingesloten tussen twee kruisstroom-wisselpakketten, waarvan de platen 22 eveneens van inwendige evenwijdig aan elkaar verlopende kanalen is voorzien. Het medium stroomt hierbij in de tussenruimten tussen de platen 22 en tussen de afstandstroken 23 en de 15 elkaar overlappende delen 24 van de platen naar binnen, dus in een richting kruisend aan die van de kanalen 2 in de platen 22 en vervolgens door de kanalen in de platen 21 om uiteindelijk weer in de tussenruimten tussen de platen 22 aan de andere zijde van het pakket te stromen en zijwaarts uit dit pakket te gaan, zoals 20 in fig. 3 met de pijlen is aangegeven. De kanalen 2 in de platen van de ene soort wisselpakket monden dus uit in ruimten tussen de van kanalen voorziene platen van de andere soort wisselpakket.The fan 13 draws air 17 through a duct 18 arranged concentrically around the outlet 16 through a channel 18 and pushes it through a port 19 in the section 8 of the box 5. Then the 20 fresh air supplied flows through the package and is heated until it enters section 9 and from there is fed via a ventilation opening 20 to a room or to a heating device. The package described so far has been designed as a simple cross flow exchanger. Another embodiment is also possible with the measures according to the invention, as will be explained with reference to Figs. 3 and 4. A combination of a cross-flow and parallel-flow plate heat exchanger is hereby possible in that parts of 30 plates 22, which are also internally parallel to one another, serve as spacing strips between the plates 21 provided with internally running channels which run parallel to each other. expiring channels are provided. Spacing strips 23 are again arranged between the outer edges of the plates 22. The channels of> 8104406>> - 5 - all plates 21 and 22 can run parallel to each other. The overlapping parts 24 serving as spacer strips extend at an angle to the longitudinal direction of the channels and the fishing package composed of the plates 21 is designed as a parallel flow exchanger in that a gas flow can flow through the channels 2 into the plates 22 can flow out in the spaces between the plates 22 and then again through the channels 2 of the plates 22 on the other side of the package. Thus, the plates 21 composed of internally parallel channels which run parallel to each other and interchangeably arranged as a parallel flow exchange package are enclosed between two cross flow exchange packages, the plates 22 of which are also provided with internal parallel channels which run parallel to each other. The medium hereby flows into the spaces between the plates 22 and between the spacer strips 23 and the overlapping parts 24 of the plates, i.e. in a direction crossing that of the channels 2 in the plates 22 and then through the channels the plates 21 to eventually flow back into the interstices between the plates 22 on the other side of the package and exit sideways from this package, as indicated by arrows in FIG. 3. Thus, the channels 2 in the plates of one type of exchange package open into spaces between the channeled plates of the other type of exchange package.

Een pakket volgens fig. 4 kan gemakkelijk in een huis worden aan-gebracht, zoals dit in fig. 5 is getoond. Het huis bezit een 25 centrale mantel 25. De lengte van de mantel is groter dan de lengte van het pakket voor een nog hierna te beschrijven doel. Aan edn eind is de door de mantel 25 van het huis gevormde kast afgesloten door een gesloten eindkap 26 en aan de andere zijde door een kap 27 waarin zich een ventilatoropstelling bevindt, zoals deze in 30 fig. 2 in doorsnede is getekend. Er is hierbij echter een ventilator aanwezig, die lucht aanzuigt door een om een afvoer 28 aange-brachte inlaatkap 29, die een mond 30 bezit, die past om een rand 8104406 i v - · t - 6 - 31 ααη de zijkant van de mantel 25. Deze rand omgrenst het pakket ter plaatse van de tussenruimten tussen de platen 22. De hierdoor aangezogen lucht wordt door de kanalen in de platen 21 gevoerd om uit te komen in tussenruimten tussen de platen 22 aan het voor-5 ste deel van het pakket, welke tussenruimten overeenkomen met de door een kraag 32 omsloten poort aan de tegenovergestelde zijkant van de mantel 25. Via een buiten de kast aangebracht omleidkanaal 33 gaat de aangezogen frisse lucht naar een inlaatpoort 34 van de kap 27, die samenvalt met de aanzuigopening van een ventilator 10 en lucht wordt vervolgens via een uitlaatpoort 35 verder geleid.A package according to Fig. 4 can be easily mounted in a house, as shown in Fig. 5. The housing has a central jacket 25. The length of the jacket is greater than the length of the package for a purpose yet to be described below. At the end, the box formed by the casing 25 of the housing is closed by a closed end cap 26 and on the other side by a cap 27 in which there is a fan arrangement, as shown in section in Fig. 2. However, a fan is present here, which draws in air through an inlet hood 29 arranged around a drain 28, which has a mouth 30, which fits around an edge 8104406 iv - · t - 6 - 31 ααη the side of the jacket 25 This edge encloses the package at the interspaces between the plates 22. The air drawn in by this is passed through the channels in the plates 21 to exit at interspaces between the plates 22 at the front part of the package, which interstices correspond to the port enclosed by a collar 32 on the opposite side of the jacket 25. Via a bypass duct 33 arranged outside the cabinet, the fresh air drawn in goes to an inlet port 34 of the hood 27, which coincides with the intake opening of a fan 10 and air is then conducted through an outlet port 35.

De andere ventilator zuigt eveneens lucht door een inlaatpoort aan en stuwt deze tegen het in fig. 5 zichtbare eind van het wissel-pakket door de kanalen 2 van de platen 22. De lucht komt vervolgens in de tussenruimte tussen de platen 21 en gaat weer door kanalen 15 van platen 23 naar het eind van de kap bij het gesloten deksel 26. In de zijkant van de kap bevindt zich een afvoeropening 36, waarop de uitlaat 28 past. Ook hierbij wordt op zeer eenvoudige wijze door gebruik te maken van van kanalen voorziene platen een rela-tief ingewikkeld wisselpakket, dat voor het verwarmen van frisse 20 lucht een goede capaciteit heeft en gemakkelijk in samenhang met andere installaties kan worden ingebouwd.The other fan also draws air through an inlet port and pushes it against the end of the exchange pack visible in fig. 5 through the channels 2 of the plates 22. The air then enters the gap between the plates 21 and continues through channels 15 from plates 23 to the end of the hood at the closed lid 26. In the side of the hood there is a discharge opening 36, on which the outlet 28 fits. Here too, in a very simple manner, using channels provided with channels, a relatively complex exchange package is obtained, which has a good capacity for heating fresh air and can be easily installed in conjunction with other installations.

81044068104406

Claims

Heat exchanger, in particular a plate exchanger, characterized in that the plates are made of a relatively rigid plastic material and are joined together to form an exchange package by means of spacers arranged between them.

2. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the plates are provided with internal channels running parallel to each other and the spacing strips for forming a cross-flow exchange pack run at an angle to the longitudinal direction of the channels.

3. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that as spacing strips between plates provided with channels running parallel to one another serve parts of plates which are also provided with channels running parallel to each other.

Heat exchanger according to claims 1-3, characterized in that the channels of all the plates run parallel to each other.

5. Heat exchanger according to claims 1, 3 and 4, characterized in that the parts overlapping each other as spacer strips extend at an angle with respect to the longitudinal direction of the channels and the exchange package is at least partly designed as a parallel flow exchanger.

6. Heat exchanger as claimed in one or more of the claims 8104406 - 8 - 1-5, characterized in that the plate assembly composed of plates of internally parallel channels which run parallel to one another and which is arranged as a parallel flow exchanger is enclosed between two crossflows. exchange packs, the plates of which are also provided with internal channels running parallel to each other.

7. Heat exchanger according to claim 6, characterized in that the channels in the plates of the EPE type exchange package open into spaces between the channeled plates of the other type of exchange package.

8. Heat exchanger as claimed in one or more of the claims 1-7, characterized in that the sides of the exchange package provided with passageways are placed at an angle with respect to the walls of a cabinet and the corners of the exchange package. lie against the cabinet walls to separate the interior of the cabinet in four sections.

9. Heat exchanger as claimed in one or more of the claims 1-7, characterized in that two fans driven by a common motor are arranged at one end of a housing for accommodating an exchange package, the one fan connected to one side of the exchange pack and the other fan to another neighboring side of the exchange pack.

10. Heat exchanger as claimed in one or more of the claims 1-9, characterized in that a fan is connected to an entire side of the exchange package and another fan only to a part of one side of the exchange cylinder. 8104406