PL171481B1

PL171481B1 - Sposób wytwarzania wymienników ciepla PL

Info

Publication number: PL171481B1
Application number: PL93304683A
Authority: PL
Inventors: Johan Alander; Bjoern Hagert
Original assignee: Johan Alander; Bjoern Hagert
Priority date: 1992-02-06
Filing date: 1993-02-05
Publication date: 1997-05-30
Also published as: EP0624238A1; SE9200342D0; ATE147154T1; EP0624238B1; DE69307126D1; WO1993016346A1; SE9200342L; AU3579293A; US5474639A; DE69307126T2; SE469855B

Abstract

wanych wytlaczanych z tworzywa sztucznego i posred- nich czlonów dystansowych, przy czym plyty maja dwie scianki boczne, polaczone ze soba równoleglymi odstepnikami, w wyniku czego powstaje drugi uklad kanalów, oraz na laczeniu ze soba koncowych czesci scianek bocznych stanowiacych odpowiednie scianki kanalu pierwszego ukladu kanalów za pomoca obrób- ki cieplnej, znam ienny tym, ze znajdujace sie w po- blizu konców drugiego ukladu kanalów (18) koncowe czesci (12C, 14C) bocznych scianek (12, 14) oraz koncowa czesc (16C) odstepnika (16) pakietu plyt (10) ogrzewa sie radiacyjnie, korzystnie konwekcyj- nie, do chwili stopienia okreslonej dlugosci czesci koncowej (16C) odstepnika (16) i jednoczesnego od- giecia od siebie koncowych czesci (12C, 14C) sasied- nich bocznych scianek (1 2 , 14) na zewnatrz w wyniku zmian naprezen istniejacych w tworzywie sztucznym, spowodowanych obróbka termiczna, po czym pól- plynne czesci koncowe (12C, 14C) bocznych scianek (1 2 , 14) spaja sie ze soba tworzac spoine (26) i otacza- jac posrednie czlony dystansowe (22). FIG 2 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest epoedb wytwarzania wymiennika ciepła. Jeden za sposobów tego typu opisano w zgłoszeniu nr EO-A1-O 315 052, w którym płyty rowkowane są obrabiane w taki sposób, Se odpowiednie części końcowe ścianek bocznych płyt rowkowanych danego wymiennika ciepła są odginane na zewnątrz tak, Se krawędzie wspomnianych wygiętych na zewnątrz części końcowych stykają się ze sobą lub sąsiadują ze sobą, po czym są łączone techniką spawania, za pomocą kleju lub sekcji w kształcie litery U dopasowanych do tych krawędzi, w wyniku czego następuje zamknięcie kanałów układu poprzecznego uformowanych za pomocą elementów dystansowych, na bocznych krawędziach wspomnianych kanałów. Wymiennik ciepła tego typu mosna montować w układzie współprądowego, przeciwprądowego lub poprzecznoprąaowego przepływu płynów wymieniających ciepło, którymi mogą być ciecze lub gazy.

Według jednego z korzystnych rozwiązań alternatywnych, wymienionych we wspomnianej powysej publikacji, przed montaSem płyt rowkowanych z pośrednimi elementami dystansowymi, część końcowych fragmentów ścianek pośrednich jest frezowana na zewnątrz w taki sposób, Seby nastąpiło odsłonięcie odpowiedniej długości fragmentów końcowych ścianek bocznych, które następnie są wyginane na zewnątrz.

Według innego rozwiązania alternatywnego proponowanego we wspomnianej powySej publikacji, odstępni^ są kształtowane na etapie produkcji płyt rowkowanych w taki sposób, Se w miarę zbliSania się do krawędzi płyt wysokość części końcowych wspomnianych odstępni^ów jest stopniowo coraz większa, a jednocześnie końcowym fragmentom ścianek bocznych nadaje się odpowiednią krzywiznę lub wygięcie zwrócone na zewnątrz.

Tego typu wstępne formowanie płyt rowkowanych jest związane z dodatkową pracą, a tym samym wySszymi kosztami produkcyjnymi.

Inny sposób wytwarzania wymiennika ciepła składającego się z rowkowanych płyt z tworzywa sztucznego opisano w zgłoszeniu nr EP-0-226 825. Końcowe części płyt rowkowanych są wyposaSone w otwory w dwóch końcowych płytach z tworzywa sztucznego i są w ' nich utrzymywane równolegle do siebie w pewnej odległości. Następnie płyty rowkowane są obrabiane cieplnie w taki sposób, Se następuje stopienie końców ich wąskich i szerokich boków podłuSnych, w wyniku czego ścianki kanałów rozszerzają się i spajają z wewnętrznymi powierzchniami wspomnianych otworów. Alternatywnie, płyty rowkowane mogą wystawać swobodnie nieco ponad otwory w płycie końcowej w taki sposób, Seby końce płyt z kanałami mogły rozszerzać się podczas obróbki cieplnej, a tym samym blokować płyty w otworach w płytach końcowych. Zatem oddzielny wymiennik ciepła trzeba wytwarzać z dwóch płyt końcowych z otworami, w które naleSy wpasować w odpowiednich połoSeniach końcowe fragmenty płyt rowkowanych. Produkcja płyt końcowych z odpowiednimi, dokładnie rozmieszczonymi i wykonanymi otworami, jest związana z dodatkowymi kosztami. Dotyczy to równieS procesu pasowania płyt do otworów znajdujących się we wspomnianych dwóch ściankach końcowych.

Celem wynalazku jest sposób wytwarzania wymiennika ciepła.

Sposób wytwarzania wymienników ciepła, polegający na spiętrzaniu pewnej liczby płyt rowkowanych wytłaczanych z tworzywa sztucznego i pośrednich członów dystansowych, przy czym płyty mają dwie ścianki boczne, połączone ze sobą równoległymi odstępaik9mi. w wyniku czego powstaje drugi układ kanałów, oraz na łączeniu ze sobą końcowych części ścianek bocznych stanowiących odpowiednie ścianki kanału pierwszego układu kanałów za pomocą obróbki cieplnej, według wynalazku polega na tym, Se znajdujące się w pobliSu końców drugiego układu kanałów końcowe części bocznych ścianek oraz końcową część odstępnika pakietu płyt ogrzewa się radiacyjnie korzystnie konwekcyjnie do chwili stopienia określonej długości części końcowej odstępnika i jednoczesnego odgięcia od siebie końcowych części sąsiednich bocznych ścianek na zewnątrz w wyniku zmian napręSeń istniejących w tworzywie sztucznym, spowodo4 wanych obróbką termiczną, po czym półpłynne części końcowe bocznych ścianek spaja- się ze sobą tworząc spoinę otaczając pośrednie człony dystansowe.

Korzystnie rowkowane płyty wykonuje się z polipropylenu.

Korzystnie jako pośredni człon dystansowy stosuje się element absorbujący ciepło, zaś przed obróbką cieplną rozmieszcza się człony dystansowe, w sąsiedztwie końcowych części bocznych ścianek. ,

Korzystnie po ogrzaniu, będące w stanie plastycznym części końcowe spłaszcza się za pomocą urządzenia spłaszczającego korzystnie płyty dociskowej lub rolki dociskowej.

Korzystnie stosuje się człon dystansowy w postaci płytki z materiału pochłaniającego ciepło, korzystnie z aluminium. ,

Sposób wytwarzania wymienników ciepła polegający na spiętrzaniu pewnej liczby płyt rowkowanych, tłoczonych z tworzywa sztucznego, i pośrednich członów dystansowych przy czym płyty mają dwie ścianki boczne, połączone ze sobą równoległymi odstępnikami, w wyniku czego powstaje drugi układ kanałów, oraz na łączeniu ze sobą końcowych części ścianek bocznych stanowiących odpowiednie ścianki kanału pierwszego układu kanałów za pomocą obróbki cieplnej, według wynalazku polega na tym, że od tej strony końcowej pakietu płyt, w której znajdują się końce drugiego układu kanałów doprowadza się cząstki tworzywa sztucznego do co najmniej jednej z przestrzeni ograniczonych zewnętrznymi powierzchniami bocznych ścianek obu sąsiadujących ze sobą płyt rowkowanych i powierzchnią zewnętrzną pośredniego członu dystansowego, znajdującego się w pobliżu końcowych części bocznych ścianek następnie ogrzewa się radiacyjnie, korzystnie konwekcyjnie, stronę końcową do chwili doprowadzenia do stopienia określonej długości końcowych części bocznych ścianek końcowej części odstępnika.

Korzystnie rowkowane płyty wykonuje się z polipropylenu.

Korzystnie jako cząstki z tworzywa sztucznego stosuje się cząstki polipropylenu.

Korzystnie jako człon dystansowy stosuje się element absorbujący ciepło, a przed obróbką cieplną rozmieszcza się człony dystansowe w sąsiedztwie końcowych części bocznych ścianek.

Korzystnie po ogrzaniu będące w stanie plastycznym części końcowe bocznych ścianek i odstępnika spłaszcza się za pomocą urządzenia spłaszczającego, korzystnie płyty dociskowej lub rolki dociskowej.

Korzystnie stosuje się człon dystansowy w postaci płytki z materiału pochłaniającego ciepło, korzystnie z aluminium.

W niniejszym zgłoszeniu pod terminem cząstka’ należy rozumieć wyrób w dowolnej postaci, takiej jak brykiety, granulki, granulaty, tabletki, ziarna, perełki, pastylki i inne podobne do nich, które według profesjonalistów można określić pod pojęciem lub koncepcją cząstki. W zalecanym przykładzie wykonania cząstki z tworzywa sztucznego mają postać proszku, a najlepiej bardzo drobnego pyłu, nadającego się do odpowiednio szybkiego i równomiernego stapiania. Korzystnie, wymiary cząstek powinny wynosić od około 0,05 mm do 3 mm, a zwłaszcza od 0,05 do 1 mm. Korzystnie, cząstki te są wykonane z materiału, którego własności z punktu widzenia topnienia są zgodne -z materiałem, z jakiego są wykonane płyty z kanałami. Przykładowo materiałem w postaci cząstek jest silnie rozdrobniony polipropylen o szacunkowej temperaturze topnienia około 160°C i wymiarach cząstek od około 0,1 mm do około 0,8 mm.

Termin spojony oznacza w niniejszym zgłoszeniu taki stan, w którym spojone cząstki lub obiekty są ze sobą połączone, zespolone lub sklejone takimi technikami jak stapianie, przylepianie, przywieranie, spawanie, przetapianie, wiązanie lub klejenie albo dowolnym sposobem stanowiącym ich kombinację, a w przykładzie wykonania według niniejszego wynalazku obejmuje równomierne spiekanie cząstek tworzywa sztucznego, albo dowolną inną podobną technikę, znaną profesjonalistom z tej dziedziny.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony na rysunku, na którym fig.1 przedstawia schematyczny rysunek jednej części narożnej rowkowanej płyty z tworzywa sztucznego,; fig. 2 przedstawia schematycznie rzut perspektywiczny jednego z końców pakietu płyt rowkowanych z pośrednimi elementami dystansowymi, przed obróbką cieplną; fig. 3 podstawowy stan pakietu pokazanego na fig. 2 przed obróbką cieplną; fig. 4 - rzut podobny do pokazanego na fig. 3, na którym widać pakiet po stopieniu części końcowych odstępników i po

171 481 wygięciu na zewnątrz końcowych części ścianek bocznych w wyniku obróbki cieplnej, a także widać te końcowe części spojone z wykrzywionymi lub wygiętymi na zewnątrz krawędziami sąsiednich części końcowych; fig. 5 - końce odpowiednich wygiętych na zewnątrz części końcowych spłaszczone za pomocą płyty lub rolki prasującej; fig. 6 - gotowy wyrób po usunięciu elementów dystansowych; fig. 7 i 8 przedstawiają rzuty odpowiadające rzutom z fig. 3 i 4, ale z cząstkami tworzywa sztucznego w niektórych wspomnianych powyżej przestrzeniach pośrednich.

Przedstawione na fig. 1 płyty rowkowane 10 mogą być wytłaczane, na przykład z polipropylenu. Płyty rowkowane 10 mają dwie równoległe do siebie ścianki boczne 12, 14 połączone licznymi, równoległymi odstępnikami 16, w których znajdują się kanały przepływowe 18. Grubość płyt rowkowanych 10 wynosi od 1,0 mm do 50 mm.

Ścianki boczne 12, 14 mają powierzchnie zewnętrzne 12A, 14A i powierzchnie boczne 12B, 14B,zaśodstępniki 16 mają powierzchnie zewnętrzne 16A, oraz powierzchnie boczne 16B.

Przed obróbką cieplną tego typu płyty rowkowane 10 są ustawiane w stos zaś pomiędzy nimi zostają umieszczone elementy dystansowe 22, w wyniku czego powstają kanały 24 (fig. 2), które ustawione są poprzecznie do kanałów 18. Na fig. 3 przedstawiono rzut powstałego pakietu i źródło ciepła w postaci urządzenia radiacyjnego 20 znajdującego się w pobliżu końca pakietu. Urządzenie radiacyjne 20 i pakiet są przemieszczane równolegle względem siebie, co umożliwia produkcję wyrobu w procesie ciągłym.

Na fig. 3 i fig. 4 przedstawiono etapy ogrzewania końców płyty rowkowanej 10 za pomocą urządzenia radiacyjnego lub konwekcyjnego 20.

Skutkiem wstępnego ogrzewania końcowych części 12C, 14C, 16C ścianek bocznych 12, 14 i odstępnika 16, jak pokazano na fig. 3, jest ich topnienie i zmiękczenie do stanu plastycznego lub półpłynnego.

Skutkiem dalszego ogrzewania jest odginanie się końcowych części 12C, 14C na zewnątrz od siebie, do położenia pokazanego na fig. 4 oraz stapianie się ścianek bocznych 12, 14 płyt rowkowanych 10 ze sobą w spoiny 26. Tego typu odginanie na zewnątrz końcowych części 12C, 14C zachodzi wskutek zmian naprężeń powstałych podczas wytłaczania płyt rowkowanych 10 przez doprowadzone do tych części ciepło.

Na fig. 5 przedstawiono urządzenie spłaszczające 28 w postaci rolki dociskowej, która służy do prasowania końcowej powierzchni pakietu w sposób powodujący spłaszczenie spoin 26 ścianek bocznych 12, 14. Po tym zabiegu, powierzchnie zewnętrzne 12A, 14A ścianek bocznych 12,14 przybierają położenie wzdłuż płaskiej powierzchni końcowej 30 i tworzą płaskie spoiny 32. Dzięki takiemu rozwiązaniu powstają pogrubione, a tym samym stosunkowo mocne, ścianki końcowe zamykające kanały 24. Spłaszczenie spoin 26 zapewnia bardzo dużą dokładność wymiarową powierzchni końcowych płytowego wymiennika ciepła oraz zwiększenie wytrzymałości wymiennika ciepła na działanie sił ściskających.

Jak już wspomniano, w sposobie według wynalazku przestrzenie pomiędzy bocznymi ściankami 12, 14 płyt rowkowanych 10, a elementami dystansowymi 22 można wypełniać cząstkami tworzywa sztucznego. Sposób ten przedstawiono na fig. 7 i 8.

Jak widać na fig. 7, cząstki tworzywa sztucznego są doprowadzane z zasobnika 34 do przestrzeni pośrednich, których granice wyznaczają końcowe części 12C, 14C ścianek bocznych 12, 14 i powierzchnie końcowe 22A członów dystansowych 22.

Na fig. 8 przedstawiono pewien etap obróbki cieplnej, a mianowicie powstawanie zintegrowanego elementu z odgiętych na zewnątrz końcowych części 12C, 14C bocznych ścianek 12,14; jak widać na rysunku, alternatywnie, wspomniane spoiny mogą składać się ze stopionych cząstek połączonych z odgiętymi na zewnątrz końcowymi częściami 12C, 14C, przy czym w tej sytuacji nie ma potrzeby, żeby wspomniane odgięte na zewnątrz końcowe części 12C, 14C stykały się bezpośrednio ze sobą.

Płyty rowkowane 10 są wytłaczane z tworzywa sztucznego, korzystnie z polipropylenu, ale również z dowolnego innego materiału o odpowiednich własnościach, z którego można je wykonać sposobem według wynalazku, wykorzystując do tego celu naprężenia wzbudzane w płytach na etapie ich wytłaczania. Stwierdzono również, że do wytwarzania płyt sposobem według wynalazku nadają się zwłaszcza przezroczyste tworzywa sztuczne - wynika to z ich lepszych własności wytrzymałościowych, a także z lepszych własności technologicznych. Prawdopodobnie jest to związane z krystalicznością tych materiałów. Podczas obróbki cieplnej znacznie zmieniają się naprężenia w tworzywie sztucznym, w wyniku czego następuje wygięcie końcowych części 12C, 14C bocznych ścianek 12,14 na odpowiednich krawędziach w kierunku na zewnątrz od siebie oraz połączenie z krawędziami sąsiednich części końcowych. Uzyskane połączenia są szczelne i mają dobrą wytrzymałość mechaniczną. Podczas krzepnięcia częściowo uplastycznionego materiału, na spoiny 26 wywierany jest nacisk za pomocą rolek, płyty lub dowolnego innego odpowiedniego urządzenia w taki sposób, żeby je spłaszczyć i wygładzić powierzchnie końcowe.

Korzystnie, przed obróbką cieplną, elementy dystansowe 22 są rozmieszczone w sąsiedztwie końcowych części 12C, 14C bocznych ścianek 12, 14 i, korzystnie, są stamtąd usuwane po zakończeniu procesu. Elementy dystansowe 22 są elementami absorbującymi ciepło wykonanymi z materiału absorpcyjnego, korzystnie z aluminium, ale można do tego celu użyć również dowolnego innego materiału o podobnych własnościach. Elementy te mogą mieć postać pasków, płytek lub podobnych części.

W drugim przykładzie wykonania według wynalazku, po umieszczeniu elementu dystansowego 22 w pobliżu końcowych części 12C, 14C bocznych ścianek 12,14, ale przed obróbką cieplną, co najmniej jedną z przestrzeni pośrednich, ograniczonych zewnętrznymi powierzchniami 12A, 14A bocznych ścianek 12, 14 w obu sąsiadujących rowkowanych płytach 10 z kanałami 24 i pośrednich elementach dystansowych 22 co najmniej częściowo wypełniono cząstkami tworzywa sztucznego. Podczas obróbki cieplnej, wypełniacz złożony z cząstek tworzywa sztucznego częściowo topnieje i przywiera do płyt rowkowanych 10, co dodatkowo zwiększa wytrzymałość mechaniczną konstrukcji wymiennika ciepła i umożliwia zachowanie większej odległości pomiędzy jego płytami 10. W tego typu przykładzie wykonania położenie elementów dystansowych względem części końcowych jest regulowane w taki sposób, że z wypełniacza w postaci cząstek z tworzywa sztucznego powstaje podczas obróbki cieplnej spoina o odpowiedniej wytrzymałości mechanicznej. Każdy profesjonalista z łatwością może wyznaczyć wielkość i charakter regulacji tego typu.

171 481

FIGA

171 481 .-28

FIG.5


18	24	1J	24	_Z1O 18

FIG. 6

171 481

FIG 7

16CA4Cx 12G,16CzKCx12C >16C

W			(>·»
16	7?	16	2?	16

i

FIG. 8

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 2,00 zł

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób wytwarzania wymienników ciepła, polegający na spiętrzaniu pewnej liczby płyt rowkowanych wytłaczanych z tworzywa sztucznego i pośrednich członów dystansowych, przy czym płyty mają dwie ścianki boczne, połączone ze sobą równoległymi odstępnikami, w wyniku czego powstaje drugi układ kanałów, oraz na łączeniu ze sobą końcowych części ścianek bocznych stanowiących odpowiednie ścianki kanału pierwszego układu kanałów za pomocą obróbki cieplnej, znamienny tym, że znajdujące się w pobliżu końców drugiego układu kanałów (18) końcowe części (12C, 14C) bocznych ścianek (12, 14) oraz końcową część (16C) odstępnika (16) pakietu płyt (10) ogrzewa się radiacyjnie, korzystnie konwekcyjnie, do chwili stopienia określonej długości części końcowej (16C) odstępnika (16) i jednoczesnego odgięcia od siebie końcowych części (12C, 14C) sąsiednich bocznych ścianek (12, 14) na zewnątrz w wyniku zmian naprężeń istniejących w tworzywie sztucznym, spowodowanych obróbką termiczną, po czym półpłynne części końcowe (12C, 14C) bocznych ścianek (12, 14) spaja się-ze sobą tworząc spoinę (26) i otaczając pośrednie człony dystansowe (22).
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że rowkowane płyty (10) wykonuje się z polipropylenu.
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako pośredni człon dystansowy (22) stosuje się element absorbujący ciepło, zaś przed obróbką cieplną rozmieszcza się człony dystansowe (22), w sąsiedztwie końcowych części (12C, 14C) bocznych ścianek (12,14).
4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że po ogrzaniu, będące w stanie plastycznym części końcowe (12C, 14C, 16C) spłaszcza się za pomocą urządzenia spłaszczającego (28), korzystnie płyty dociskowej lub rolki dociskowej.
5. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że stosuje się człon dystansowy (22) w postaci płytki z materiału pochłaniającego ciepło, korzystnie z aluminium.
6. Sposób wytwarzania wymienników ciepła polegający na spiętrzaniu pewnej liczby płyt rowkowanych, tłoczonych z tworzywa sztucznego, i pośrednich członów dystansowych przy czym płyty mają dwie ścianki boczne, połączone ze sobą równoległymi odstępnikami, w wyniku czego powstaje drugi układ kanałów, oraz na łączeniu ze sobą końcowych części ścianek bocznych stanowiących odpowiednie ścianki kanału pierwszego układu kanałów za pomocą obróbki cieplnej, znamienny tym, że od tej strony końcowej pakietu rowkowanych płyt (10), w której znajdują się końce drugiego układu kanałów (18) doprowadza się cząstki tworzywa sztucznego do co najmniej jednej z przestrzeni ograniczonych zewnętrznymi powierzchniami (12A, 14A) bocznych ścianek (12, 14) obu sąsiadujących ze sobą rowkowanych płyt (10) i powierzchnią zewnętrzną (22A) pośredniego członu dystansowego (22), znajdującego się w pobliżu końcowych części (12C, 14C) bocznych ścianek (12, 14), następnie ogrzewa się radiacyjnie, korzystnie konwekcyjnie, tę stronę końcową do chwili doprowadzenia do stopienia określonej długości końcowych części (12C, 14C) bocznych ścianek (1^2,14) i końcowej części (16C) odstępnika (16).
7. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że rowkowane płyty (10) wykonuje się z polipropylenu.
8. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że jako cząstki z tworzywa sztucznego stosuje się cząstki polipropylenu.
9. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że jako człony dystansowe (22) stosuje się elementy absorbujące ciepło, a przed obróbką cieplną rozmieszcza się człony dystansowe (22) w sąsiedztwie końcowych części (12C, 14C) bocznych ścianek (12, 14).
10. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że po ogrzaniu będące w stanie plastycznym części końcowe (12C, 14C, 16C) bocznych ścianek (12, 14) i odstępnika (16) spłaszcza się za pomocą urządzenia spłaszczającego (28), korzystnie płyty dociskowej lub rolki dociskowej.

171 481
11. Sposób według ζ;·.ΐ8η-ζ. 9, znam ienny tym, że sto sieje się człon dystansowy (22) w postaci płotki z materiału pochłaniającego ciepło, korzystnie z aluminium.