NL8403933A - Warmtewisselaar. - Google Patents

Description

8-CB-10.2H “1" ί.£ f

General Electric Company te Schenectady, New York, Verenigde Staten van Amerika.

Aanvraagster noemt als uitvinders: Mössner, Eugen K; Berkenbusch Stefan en Sauer.

5

Warmtewisselaar.

De uitvinding heeft betrekking op een warmtewisselaar voorzien van een aantal op afstand van elkaar gelegen buisvormige organen voor de door-10 voer van fluïdum.

Gebruikelijk worden deze warmtewisselaars vervaardigd uit een groot aantal losse buisvormige organen, die met hun uiteinden in pijpplaten worden vastgezet. Het vervaardigen van een dergelijke warmtewisselaar is arbeidsintensief.

15 Met de uitvinding wordt beoogd een warmtewisselaar te verkrijgen, die op eenvoudige wijze uit gemakkelijk te vervaardigen elementen op te bouwen is.

Volgens de uitvinding kan dit worden bereikt doordat de warmtewisselaar is opgebouwd met behulp van een aantal, ieder uit een stuk be-20 staande basiselementen, die ieder zijn voorzien van een aantal zich tussen in hoofdzaak rechthoekig gevormde eindwanden uitstrekkende buisvormige organen, waarbij nabij de beide, gezien in de lengterichting van de buisvormige organen achter elkaar gelegen langsranden van de eindwanden aansluitorganen en nabij de andere langsranden ten opzichte van deze 25 aansluitorganen complementair gevormde aansluitorganen zijn aangebracht.

Dergelijke basiselementen kunnen op eenvoudige en doelmatige wijze door spuitgieten of dergelijke uit een geschikt materiaal zoals kunststof of metaal worden vervaardigd. In het bijzonder kunnen deze basiselementen uit hoogwaardige thermoplastische kunststoffen zoals aromatisch 30 polycarbonaat, gemodificeerde polyfenyleenether, polybutyleentereftalaat en polyetherimides worden vervaardigd. Vervolgens kunnen de zo gevormde basiselementen in ieder gewenst aantal snel met elkaar worden gekoppeld onder gebruikmaking van de aansluitorganen voor het opbouwen van een geschikte afmetingen bezittende warmtewisselaar.

8403933 I · Ï /.¾ 8-CB-10.214 ”2-

Indien daarbij de afstand tussen een dwarsrand van de eindwand en het het dichtst bij deze dwarsrand gelegen buisvormig orgaan aan het ene einde van het basiselement groter is dan aan het andere einde, is op eenvoudige wijze een versprongen opstelling van de buisvormige organen 5 in de warmtewisselaar te verkrijgen door de basiselementen om en om over 180° ten opzichte van elkaar te verdraaien.

De uitvinding zal hieronder nader worden uiteengezet aan de hand van enige in bijgaande figuren schematisch weergegeven uitvoerings-voorbeelden van de constructie volgens de uitvinding.

10 Fig. 1 toont een bovenaanzicht op een tweetal naast elkaar en met elkaar gekoppelde basiselementen van een warmtewisselaar volgens de uitvinding.

Fig. 2 toont een dwarsdoorsnede over de bovenste gedeelten van de beide basiselementen, gezien volgens de lijn II-II in fig. 1.

15 Fig. 3 toont een doorsnede over fig. 1, gezien volgens de lijn III-III in fig. 1.

Fig. 4 toont schematisch een afdichtconstructie aangebracht tussen een langsrand van een eindwand en een wand van een de warmtewisselaar omgevende kast.

20 Fig. 5 toont schematisch een verdere uitvoeringsvorm van de aan- sluitorganen tussen naburige basiselementen.

Fig. 6-9 tonen verschillende' mogelijke opstellingen van warmtewisselaars die zijn vervaardigd onder gebruikmaking van de basiselementen volgens de uitvinding.

25 Ieder basiselement 1 omvat een aantal buisvormige organen 2, welke zich uitstrekken tussen althans in hoofdzaak rechthoekig gevormde eind-wanden 3.

In het weergegeven uitvoeringsvoorbeeld zijn de buisvormige organen over het grootste gedeelte van de lente cirkelvormig in dwarsdoor- 30 snede. Nabij ieder uiteinde van het buisvormig orgaan 2 neemt echter de grootte van de dwarsdoorsnede van het buisvormige orgaan in de richting van de nabij gelegen eindwand 3 geleidelijk toe en wel zodanig, dat een viertal over 90° of meer ten opzichte van elkaar versprongen, gezien in de lengterichting van de buis zich sikkelvormig verwijdende gedeelten 35 4 worden gevormd, waarbij iedere sikkelvormige verwijding 4 zich vanaf een zich radiaal uitstrekkende begrenzingswand 5 uitstrekt in de richting van en in een punt toeloopt tot de radiaal verlopende begrenzingswand 5 van de daaropvolgende sikkelvormige verwijding 4. Deze sikkelvorraige ver- 8403333 * . ? · 8-CB-10.214 "3~ wijdingen lopen bij voorkeur vanaf het midden van het buisvormige orgaan naar het uiteinde, hoewel zij in de figuren korter zijn af geheeld.

Zoals verder uit fig. 1 duidelijk zal zijn, zijn de buisvormige organen 2 zodanig in een basiselement 1 opgesteld, dat de buisvormige or-5 ganen dichter bij de ene korte dwarsrand van een eindwand zijn gelegen dan bij de andere korte dwarswand.

Aan een zijkant van het basiselement zijn nabij de langsranden van de eindwanden 3 aansluitorganen vormende, en zich in de lengterichting van de eindwanden uitstrekkende lippen 6 en 7 aangebracht, welke een daar-10 tussen gelegen aan een zijkant open groef 8 begrenzen.

Aan de andere zijkant van het basiselement is een een complementair gevormd aansluitorgaan vormende lip 9 aangebracht, welke past in de groef 8.

Zoals in het bijzonder duidelijk zal zijn kunnen voor het samen-15 voegen van basiselementen voor de opbouw van een warmtewisselaar de lippen 9 worden ingestoken in de groeven 8, waarbij zo de complementair gevormde uiteinden van de basiselementen stijf tegen elkaar aan komen te liggen en in elkaar grijpen voor het bewerkstelligen van een stevige hechting tussen de basiselementen alsmede van een afdichting ter plaatse van deze 20 aansluitingen. Eventueel kunnen de onderdelen voor het in elkaar schuiven worden voorzien van een geëigend hechtmiddel.

Doordat, zoals hierboven uiteengezet, de buisvormige organen 2 ten opzichte van het midden van een basiselement versprongen zijn opgesteld kan men in een warmtewisselaar de buisvormige organen 2 gezien in 25 een richting loodrecht op de lengterichting van de buisvormige organen 2 versprongen ten opzichte van elkaar opstellen, zoals is weergegeven in fig. 1, door de basiselementen om en om over 180° ten opzichte van elkaar te verdraaien.

Het zal duidelijk zijn, dat door het samenvoegen van dergelijke 30 basiselementen een warmtewisselaar van gewenste grootte kan worden gevormd.

Dergelijke basiselementen kunnen worden geplaatst in een kast, waarbij voor de afdichting van de basiselementen ten opzichte van de wand van de kast op aangepaste wijze gevormde profielen met de langs en 35 dwarsranden van de buitenste basiselementen kunnen worden verbonden. Zo toont fig. 4 bijvoorbeeld een uitvoeringsvorm voor de afdichting ter hoogte van de dwarsranden van de basiselementen. In dit uitvoeringsvoor-beeld is, in afwijking met de uitvoeringsvormen volgens fig. 1-3 de dwarsrand van een eindwand voorzien van een flens 10, welke dikker is dan 8403333 8-CB-10.214 “A" I I - c -¾ het overige gedeelte van de eindwand 3 en waarin een naar de buitenzijde toe open groef is aangebracht.

Deze flens 10 is opgenomen in een overeenkomstig gevormde uitsparing, die is aangebracht in een afdichtlijst 11. De afdichtlijst 11 5 is aan zijn van het basiselement afgekeerde zijde voorzien van een vlakke wand, die aanligt tegen een wand 12 van de de warmtewisselaar omgevende kast.

In de lijst 11 zijn nog groeven aangebracht voor het opnemen van pakkingen 13.

10 Het zal duidelijk zijn, dat dergelijke afdichtlijsten voorzien van geschikt gevormde uitsparingen voor het opnemen van de dwarsranden van de eindwanden 3, respectievelijk van de aansluitorganen 6-9 op doelmatige wijze kunnen worden benut voor het verkrijgen van een afgedichte aansluiting tussen de tot een warmtewisselaar-eenheid samengevoegde basis-15 elementen en de wanden van de de zo gevormde warmtewisselaar-eenheid omgevende kast.

Fig. 5 toont nog een enigszins gewijzigde uitvoeringsvorm van de nabij de eindwanden gelegen aansluitorganen ter verbinding van naburige basiselementen aan elkaar. Ook hier wordt gebruik gemaakt van uitstekende 20 lippen 14 en 15 en deze lippen opnemende groeven, maar tevens is een uitsparing aangebracht voor het opnemen van een pakking 16.

^ ’ Bij gebruikmaking van een dergelijke warmtewisselaar, zal een eerste fluïdum door de buisvormige organen 2 stromen en een tweede fluïdum zal dwars op de lengterichting van deze buisvormige organen 2 rondom de buis-25 vormige organen stromen. Door de bovenbeschreven vormgeving van de geleidelijk in grootte toenemende doorsneden van de uiteinden van de buisvormige organen 2 door de vormig van de sikkelvormige verwijdingen zal een sterke turbulentie van het door de buisvormige organen 2 stromende medium worden opgewekt, hetgeen de warmteoverdracht zal bevorderen.

30 De op bovenbeschreven wijze samengestelde warmtewisselaars kunnen op meerdere wijzen, alleen of in combinatie met soortgelijke warmtewisselaars, worden ingebouwd.

Zo toont fig. 6 een opstelling, waarbij gebruik wordt gemaakt van een tweetal op bovenomschreven wijze samengestelde warmtewisselaar 17, die 35 zijn ingebouwd in een tweetal leidingen 18 en 18’ voor de fluida's waartussen de warmteuitwisseling moet plaatsvinden. Daarbij staan bijvoorbeeld de buisvormige organen 2 van de ene warmtewisselaar aan een uiteinde van deze warmtewisselaar in verbinding met een tak van de leiding 18 en aan een ander uiteinde met een kamer 19» die eveneens in verbinding staat met 8403933 S' -9 8-CE-10.214 "5“ de uiteinden van de buisvormige organen 2 van de andere warmtewisselaar.

De buisvormige organen 2 van de andere warmtewisselaar monden uit in een verdere tak van de leiding 18. Door de leiding 18 gevoerd fluidum kan dan door de beide warmtewisselaars en de kamer 19 stromen zoals weerge-5 geven met een getrokken pijl A. Anderzijds zal het door de leiding 18’ gevoerde fluidum rondom de buizen 2 van de beide warmtewisselaars en door een tussen deze warmtewisselaars aangebrachte kamer 20 stromen zoals weergegeven met een met stippellijnen weergegeven pijl B.

Daarbij is een evenwijdige stroming van beide fluida's bewerkstelligd. 10 Zoals echter uit fig. 7 duidelijk zal zijn kan onder gebruikmaking van een zelfde opstelling ook een warmtewisseling in tegenstroming worden bewerkstelligd.

Fig. 8 toont een opstelling waarbij gebruik gemaakt-wordt van een enkele warmtewisselaar, die is opgesteld tussen een tweetal takken van een 15 eerste leiding 21 voor de doorvoer van een eerste fluidum in richting volgens pijl C en een tweetal takken van een tweede leiding 22 voor de doorvoer van een fluidum in richting volgens pijl D.

Fig. 9 toont in perspectief schematisch de opstelling van de twee warmtewisselaars 17 overeenkomend met de opstelling volgens fig. 6 of 7.

20 Zoals in deze figuur is aangegeven kan door de speciale opbouw van de warmtewisselaar volgens de uitvinding niet alleen een doorvoer van de fluida’s in de richtingen volgens de pijlen A en B worden toegepast, maar zal het rondom de buisvormige organen 2 gevoerde fluidum in plaats van in de richting volgens pijl B ook in de richting volgens pijl G door een 25 of meerdere van de toegepaste warmtewisselaars kunnen worden gevoerd.

Het zal duidelijk zijn, dat de warmtewisselaar volgens de huidige uitvinding zo op vele verschillende wijzen al dan niet in combinatie met een ander soortgelijke warmtewisselaar kan worden benut voor het bewerkstelligen van een uitwisseling van warmte tussen verschillende door de 30 warmtewisselaar gevoerde fluida's.

o /, n 7 t t C *!- ‘' v S 0 ö ê

Claims (8)

8-CB-10.214 "6” , * ,φ J Conclusies.

1. Warmtewisselaar voorzien van een aantal op afstand van elkaar gelegen buisvormige organen voor de doorvoer van fluïdum, met het kenmerk, 5 dat de warmtewisselaar is opgebouwd met behulp van een aantal, ieder uit een stuk bestaande basiselementen, die ieder zijn voorzien van een aantal zich tussen in hoófdzaak rechthoekig gevormde eindwanden uitstrekkende buisvormige organen, waarbij nabij de beide, gezien in de lengterichting van de buisvormige organen achter elkaar gelegen langsranden van de eind-10 wanden aansluitorganen en nabij de andere langsranden ten opzichte van deze aansluitorganen complementair gevormde aansluitorganen zijn aangebracht .

2. Warmtewisselaar volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de afstand tussen een dwarsrand van een eindwand en het het dichtst bij deze dwars- 15 rand gelegen buisvormige orgaan aan het ene einde van het basiselement korter is dan aan het andere einde.

3. Warmtewisselaar volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de aansluitorganen worden gevormd door uitstekende lippen en groeven, die in elkaar passen voor het vormen van een verbinding en afdichting tussen 2C naburige basiselementen.

4. Warmtewisselaar volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat ter hoogte van de lippen en uitsparingen een groef is aangebracht voor het opnemen van een pakking.

5. Warmtewisselaar volgens een der voorgaande conclusies, met het 25 kenmerk, dat op de dwarsranden en de buitenste langsranden van de tot een warmtewisselaar-eenheid samengevoegde basiselementen lijsten zijn aangebracht voor het vormen van een aansluiting tegen de wanden van een de warmtewisselaar-eenheid omgevende kast of dergelijke.

6. Warmtewisselaar volgens een der voorgaande conclusies, met het 30 kenmerk, dat de uiteinden van de buisvormige organenen in doorsnede geleidelijk groter worden door aanbrenging van een of meer in doorsnede sikkelvormige verwijdingen.

7. Warmtewisselaar volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat een viertal zich ieder over een hoek van ongeveer 90° uitstrekkende in 35 doorsnede sikkelvormige verwijdingen nabij een uiteinde van een buisvormig orgaan zijn aangebracht. 84^ 3 93 3

8-CB-10.2U “7~ 8* Warmtewisselaar volgens conclusie 6 of 7, met het kenmerk, dat een sikkelvormige verwijding zich vanaf het midden van een buisvormig orgaan tot aan het uiteinde van het desbetreffende buisvormige orgaan uitstrekt. £ < " ~ Λ X 7 'w " ·-- V vj .·'.·· -5- 8—CB—10-214 Abstract. Warmtewisselaar voorzien van een aantal uit een stuk bestaande basiselementen, die ieder worden gevormd door een aantal buisvormige organen, waarvan de uiteinden aansluiten op rechthoekig gevormde eindwanden. Nabij de gezien in de lengterichting van de buisvormige organen achter elkaar gelegen langsranden van de twee eindwanden zijn aan-sluitorganen aangebracht, terwijl nabij de andere langsranden van deze eindwanden complementair gevormde aansluitorganen zijn aangebracht. Fig. 2 9 4 .1 3 9 3 3