PL220684B1

PL220684B1 - Rurka wymiennika ciepła

Info

Publication number: PL220684B1
Application number: PL395219A
Authority: PL
Inventors: Mariusz Kuźma
Original assignee: Aic Spółka Akcyjna
Priority date: 2011-06-10
Filing date: 2011-06-10
Publication date: 2015-11-30
Also published as: EP2718653A1; WO2012169915A1; PL395219A1

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest rurka wymiennika ciepła zaopatrzona w wewnętrzne środki do zwiększenia powierzchni wymiany ciepła i/lub turbulizacji przepływającego przez nią czynnika.

Znana jest z dokumentu patentowego WO 02/21056A1 rurka wymiennika ciepła, zwłaszcza dla chłodziarki Stirlinga, zawierająca wewnątrz cylindryczną wkładkę umieszczoną współosiowo, która składa się z dużej ilości pierścieniowych falistych żeber w kształcie litery „V”, ukształtowanych z płytki, których wewnętrzne i/lub zewnętrzne obrzeże połączone jest trwale z pierścieniem.

Znana jest także z dokumentu patentowego WO 01/63197A1 rurka wymiennika ciepła, która zaopatrzona jest w wewnętrzny element o wielościennej powierzchni bocznej, o ściankach w kształcie litery „U”, „V”, łuków lub zębów o zarysie trapezu, wykonany z elastycznej płytki, której końcowe boki połączone są ze sobą. Element ten umieszczony jest współosiowo w korpusie rurki, stykając się krawędziami zewnętrznymi z wewnętrzną powierzchnią korpusu rurki.

Celem przedmiotowego wynalazku jest opracowanie konstrukcji rurki zapewniającej zwiększenie współczynnika wymiany ciepła w odniesieniu do znanych rozwiązań, zwiększenie parametrów wytrzymałościowych oraz odporności na zużycie i jednocześnie prostej w wykonaniu.

Rurka wymiennika ciepła zawierająca usytuowany współosiowo wewnętrzny element do zwiększenia powierzchni wymiany ciepła i/lub turbulizacji przepływającego przez nią czynnika, według wynalazku charakteryzuje się tym, że element ten stanowi sprężysta wkładka uformowana w kształcie tulei z prostokątnej płytki, z ukształtowanymi na zewnątrz trójściennymi żebrami o przekroju poprzecznym w kształcie trójkąta skierowanego wierzchołkiem do środka a przeciwległym bokiem padającym, na wewnętrzną ściankę korpusu rurki, przy czym z odcinków powierzchni pomiędzy żebrami utworzona jest wewnętrzna cylindryczna powierzchnia wkładki.

Wkładka może być jednoczęściowa albo dwuczęściowa albo wieloczęściowa. Korpus rurki w przekroju poprzecznym w szczególności ma kształt koła, owalu lub wieloboku. Ścianki żeber mogą być płaskie i i/lub owalne. Korzystnie żebra posiadają dodatkowe użebrowanie uformowane na ich powierzchni przez odgięcie naciętych odcinków powierzchni i/lub uformowane przez przetłoczenia. Korzystnie ścianki żeber padające na wewnętrzną ściankę korpusu rurki są z nią trwale połączone. Korzystnie wysokość poprzecznego przekroju żebra wynosi nie mniej niż 1/2 promienia wewnętrznego korpusu rurki. Wkładka oraz korpus rurki korzystnie wykonane są ze stali nierdzewnej. Dodatkowo w osi korpusu rurki może być umieszczona rurka lub pręt, o przekroju poprzecznym w kształcie koła albo owalu albo wieloboku.

Trójkątny kształt żeber połączonych całą ścianką z wewnętrzną powierzchnią korpusu rurki, z uwagi na zwiększoną powierzchnię kontaktu w odniesieniu do znanych rozwiązań, wpływa znacząco na zwiększenie współczynnika wymiany ciepła oraz zwiększenie parametrów wytrzymałościowych, co pozwala na zastosowanie rurek o cieńszej ściance. Kształt ten zapewnia także równomierne rozłożenie powierzchni wymiany ciepła na obwodzie rurki. Odstępy między kolejnymi żebrami zapewniają dodatkowy odbiór ciepła czynnika opływającego rurkę. Ponadto wkładka z tak ukształtowanymi żebrami ma utworzoną wewnętrzną walcową ściankę ze stykających się ze sobą odcinków powierzchni pomiędzy żebrami, zapewniającą jej większą stabilność. Sprężystość wkładki zapewnia dobry kontakt z powierzchnią wewnętrzną rurki oraz zasadniczo wpływa na samoistne uformowanie jej wewnętrznej cylindrycznej ścianki.

Wynalazek zilustrowano przykładowo na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia rurkę w rzucie aksonometrycznym, fig. 2 - rurkę z wysuniętą wkładką, fig. 3 - rurkę z wkładką dwuczęściową, fig. 4 sprężystą wkładkę w widoku aksonometrycznym, fig. 5 - rurkę w rzucie prostokątnym, fig. 6 - wycinek żebra o płaskich ścianach, fig. 7 - wycinek żebra z dodatkowym użebrowaniem w postaci odgiętych nacięć, fig. 8 - wycinek żebra z dodatkowym użebrowaniem w postaci przetłoczeń, fig. 9a, 10a, 11a, 12a - rurki w rzucie prostokątnym, fig. 9b, 10b, 11b, 12b - rurki w rzucie prostokątnym z dodatkową rurką cylindryczną, usytuowaną w osi korpusu rurki, fig. 9c, 10c, 11c, 12c - rurki w rzucie prostokątnym z prętem walcowym usytuowanym w osi korpusu rurki, fig. 9d, 10d, 11d, 12d - rurki w rzucie prostokątnym z dodatkową rurką wielokątną usytuowaną w osi korpusu rurki, fig. 9e, 10e, 11e, 12e - rurki w rzucie prostokątnym z prętem o przekroju wielokąta, usytuowanym w osi korpusu rurki.

Przykłady wykonania wynalazku:

W korpusie 1 rurki umieszczona jest sprężysta wkładka 2 przedstawiona na fig. 4 i fig. 5, uformowana w kształcie tulei z prostokątnej płytki ze stali nierdzewnej, z ukształtowanymi na zewnątrz trójściennymi żebrami 3 o przekroju poprzecznym w kształcie trójkąta skierowanego wierzchołkiem do

PL 220 684 B1 środka a przeciwległym bokiem padającym, na wewnętrzną ściankę korpusu 1 rurki. Z odcinków powierzchni 4 pomiędzy żebrami 3 utworzona jest wewnętrzna cylindryczna powierzchnia wkładki 2. Wkładka 2 może być jednoczęściowa, co przedstawiono na fig. 2 lub, dwuczęściowa co przedstawiono na fig. 3 albo wieloczęściowa. Rurka w szczególności ma kształt koła, co przedstawiono na fig. 10.

W jednym wykonaniu ścianki żeber 3 są płaskie, co przedstawiono na fig. 10a-10e. W innych realizacjach wynalazku ścianki żeber 3 są owalne o różnym promieniu krzywizny, co przedstawiono na fig. 9, 11, 12. We wszystkich wyżej wymienionych przypadkach, w kolejnym wykonaniu wynalazku, ścianki żeber posiadają dodatkowe użebrowanie uformowane na ich powierzchni przez odgięcie naciętych odcinków 5, co przedstawiono na fig. 7 lub przetłoczeń 6, co przedstawiono na fig. 8. W jednym wykonaniu ścianki żeber 3 padające na wewnętrzną ściankę korpusu 1 rurki nie są z nią trwale połączone, w innym wykonaniu są połączone trwale. Najlepsze efekty uzyskano przy wysokości h żeber 3 nie mniejszej niż 1/2 promienia wewnętrznego przekroju korpusu 1 rurki.

W jednym wykonaniu w osi korpusu 1 rurki umieszczona jest rurka 7 o przekroju walcowym, co przedstawiono na fig. 9b, 10b, 11b, 12b, w innym wykonaniu o przekroju wielokąta, co przedstawiono na fig. 9d, 10d, 11d, 12d. W jeszcze innym wykonaniu w osi korpusu rurki umieszczony jest pręt 8 o przekroju poprzecznym w kształcie koła, co przedstawiono na fig. 9c, 10c, 11c, 12c, a jeszcze w innym wykonaniu pręt 8 ma przekrój wieloboku, co przedstawiono na fig. 9e, 10e, 11e, 12e.

Claims

1. Rurka wymiennika ciepła zawierająca usytuowany współosiowo wewnętrzny element do zwiększenia powierzchni wymiany ciepła i/lub turbulizacji przepływającego przez nią czynnika, znamienna tym, że element do zwiększenia powierzchni wymiany ciepła i/lub turbulizacji stanowi sprężysta wkładka (2) uformowana w kształcie tulei z prostokątnej płytki, z ukształtowanymi na zewnątrz trójściennymi żebrami (3) o przekroju poprzecznym w kształcie trójkąta skierowanego wierzchołkiem do środka a przeciwległym bokiem padającym na wewnętrzną ściankę korpusu (1) rurki, przy czym z odcinków powierzchni (4) pomiędzy żebrami (3) utworzona jest wewnętrzna cylindryczna powierzchnia wkładki (2).

2. Rurka według zastrz. 1, znamienna tym, że wkładka (2) jest jednoczęściowa albo dwuczęściowa albo wieloczęściowa.

3. Rurka według zastrz. 1, znamienna tym, że korpus (1) w przekroju poprzecznym ma kształt koła, owalu lub wieloboku.

4. Rurka według zastrz. 1, znamienna tym, że ścianki żeber (3) są płaskie i/lub owalne,

5. Rurka według zastrz. 1 albo 4, znamienna tym, że żebra (3) posiadają dodatkowe użebrowanie uformowane na ich powierzchni przez odgięcie naciętych odcinków powierzchni (5) i/lub uformowane przez przetłoczenia (6).

6. Rurka według zastrz. 1 albo 4 albo 5, znamienna tym, że ścianki żeber (3) padające na wewnętrzną ściankę korpusu (1) są trwale z nią połączone.

7. Rurka według zastrz. 1 albo 4 albo 5 albo 6, znamienna tym, że wysokość poprzecznego przekroju żebra (3) wynosi nie mniej niż 1/2 promienia wewnętrznego korpusu (1) rurki.

8. Rurka według zastrz. 1, znamienna tym, że dodatkowo w osi korpusu (1) rurki jest umieszczona rurka (7) o przekroju poprzecznym w kształcie koła albo owalu albo wieloboku.

9. Rurka według zastrz. 1, znamienna tym, że dodatkowo w osi korpusu (1) rurki jest umieszczony pręt (8) o przekroju poprzecznym w kształcie koła albo owalu albo wieloboku.

10. Rurka według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że wkładka (2) wykonana jest ze stali nierdzewnej.

11. Rurka według zastrz. 1 albo 3, znamienna tym, że korpus (1) rurki wykonany jest ze stali nierdzewnej.