PL69040Y1 - Pakiet wymiennika ciepła - Google Patents

Description

Opis wzoru

Przedmiotem wzoru użytkowego jest pakiet wymiennika ciepła. Znajduje on zastosowanie w opalanych wymiennikach, zwłaszcza przepływowych opalanych wymiennikach ciepła stosowanych do podgrzewania wody.

Znane są różne rozwiązania konstrukcyjne przepływowych wymienników ciepła, w których ogrzewana woda przepływa przewodem rurowym od jego wlotu do wylotu, a przewód ten omywany jest gorącymi spalinami wytwarzanymi w umieszczonej nad nim komorze spalania. Przewód rurowy może być różnie ukształtowany, np. zwinięty spiralnie, śrubowo. Znane są rozwiązania, w których przewód rurowy składa się z szeregu połączonych ze sobą odcinków prostych rur. Przewody rurowe mogą mieć różne przekroje, w szczególności mogą też być pokarbowane lub mogą posiadać inne dodatkowe elementy zwiększające wymianę ciepła. Znane są też rozwiązania, w których elementy, przez które przepływa czynnik ogrzewany tworzą pakiet rurowy zamocowany pomiędzy elementami łączącymi. W szczególności pakiet taki tworzą proste, poziome, równoległe do siebie odcinki rurowe połączone na swych końcach, od wlotu do wylotu ogrzewanej wody, kolankami osadzonymi w pokrywach mocujących. Odcinki rurowe omywane są przez gorące gazy spływające z umieszczonej nad pakietem komory spalania.

Znany jest z europejskiego zgłoszenia opublikowanego pod nr EP1983272 pakiet opalanego wymiennika ciepła składający się z szeregu równoległych do siebie wytłaczanych profili z przegrodami wewnątrz tworzącymi w nich poziome kanały przepływowe. Pomiędzy tymi równoległymi profilami utworzone są pionowe szczeliny do przepływu drugiego czynnika biorącego udział w wymianie ciepła.

Znany jest także z publikacji nr EP2080961 europejskiego zgłoszenia patentowego bojler z odlewanymi elementami do wymiany ciepła między gorącymi gazami powstającymi w komorze spalania i ogrzewaną wodą. Posiada on wewnątrz tych profili kolisty przewód wodny otaczający komorę spalania i pionowe przewody wodne zamocowane między przewodem kolistym i dolną piastą. Pomiędzy pionowymi przewodami wodnymi utworzone są pionowe kanały dla przepływu gorących gazów. W publikacji W085/01101 ujawniono wymiennik ciepła zawierający jedną lub więcej pionowych rur umieszczonych w pionowych metalowych blokach, które mogą mieć różne kształty, np. graniasto-słupowe lub okrągłe. Boczne ściany tych bloków mają kołnierze tworzące występy, przebiegające równolegle lub prostopadle do wzdłużnej osi rury, zwiększające powierzchnię tych ścian. Celem tej konstrukcji jest kilkukrotne zwiększenie powierzchni kontaktowej drugiego medium, opływającego bloki, w stosunku do powierzchni kontaktowej między pierwszym medium i rurą. Bloki z umieszczonymi w nich rurami zamknięte są w obudowie.

Niedogodnością najczęściej stosowanych znanych rozwiązań, zwłaszcza ogrzewaczy przeznaczonych do podgrzewania wody pitej jest to, że ten sam przewód rurowy, którym przepływa woda, na drugiej powierzchni narażony jest na działanie płomienia i gazów spalinowych, co stwarza trudności w doborze materiału, z którego może on być wykonany.

Celem przedstawionego rozwiązania jest zapewnienie jak najlepszych parametrów ogrzewanej wody przy jednoczesnym wydłużeniu bezawaryjnej pracy wymiennika.

Pakiet wymiennika ciepła mający w strefie wymiany ciepła kanał przepływowy czynnika ogrzewanego w postaci rury składającej się z szeregu odcinków rurowych, których końce zamocowane są w pokrywach mocujących i kolejno połączone ze sobą od wlotu do wylotu czynnika ogrzewanego przepływającego przez rurę i które umieszczone są wewnątrz profilowanych segmentów pomiędzy którymi utworzone są szczeliny stanowiące kanały przepływu czynnika ogrzewającego charakteryzuje się tym, że odcinki rurowe znajdują się w kanałach przebiegających poziomo w pionowych profilowanych segmentach, których pionowe profile bocznych ścian mają kształt falisty otaczający odcinki rurowe w taki sposób, że jednej rurze odpowiada jedna wypukłość. Profilowane segmenty i odcinki rurowe wykonane są z różnych materiałów.

Profil bocznych ścian profilowanych segmentów ma kształt półkoli połączonych odcinkami prostymi.

Profilowane segmenty usytuowane są równolegle do siebie w taki sposób, że części wypukłe ich bocznych ścian znajdują się naprzeciw części wklęsłych sąsiedniego profilowanego segmentu.

Zewnętrzne segmenty pakietu są wyższe od środkowych segmentów tworząc nad środkowymi segmentami i pomiędzy zewnętrznymi segmentami zintegrowaną komorę spalania.

Korzystnie profilowane segmenty wykonane są z aluminium, a odcinki rurowe wykonane są z miedzi.

Zaletą rozwiązania według wzoru użytkowego jest taka konstrukcja pakietu wymiennika, w której przepływająca woda użytkowa oraz ogrzewające ją gazy spalinowe stykają się na różnych powierzchniach z różnymi materiałami, co zapewnia dłuższą żywotność wymiennika przy zachowaniu dobrych parametrów wody.

Przykładowe postacie wzoru użytkowego pokazane są na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia pakiet w wymienniku z oddzielną komorą spalania w rzucie aksonometrycznym z częściowym przekrojem, fig. 2 przedstawia pakiet w wymienniku ze zintegrowaną komorą spalania w rzucie aksonometrycznym z częściowym przekrojem, fig. 3 - jeden z kształtów profilowanych segmentów dla wymiennika z oddzielną komorą spalania, fig. 4, 5, 6, 7 przedstawiają przykładowe różne kształty profilowanych segmentów dla wymiennika ze zintegrowaną komorą spalania. W przykładowej postaci pakiet składa się z szeregu sąsiadujących ze sobą pionowych profilowanych segmentów 1, w których wnętrzu, w poziomych kanałach umieszczone są jeden nad drugim poziome odcinki rurowe 2 o przekroju kołowym. Czynnik ogrzewający przepływa pionowo szczelinami utworzonymi pomiędzy profilowanymi segmentami 1, natomiast czynnik ogrzewany przepływa poziomo w połączonych ze sobą odcinkach rurowych 2. Każdy z profilowanych segmentów 1 ma postać litego panelu aluminiowego, a odcinki rurowe 2 wykonane są z miedzi i połączone mechanicznie z segmentem w taki sposób, że zapewniony jest całkowity styk powierzchni rurowej z powierzchnią kanałów wewnątrz segmentu. Profilowane segmenty 1 umieszczone są równolegle do siebie pomiędzy pokrywami mocującymi 3. Pionowe profile bocznych ścian mają kształt falisty otaczający odcinki rurowe w taki sposób, że jednej rurze odpowiada jedna wypukłość. Profile ścian bocznych profilowanych segmentów 1 mogą mieć w różnych postaciach różne kształty, np. kształt sinusoidy, jak pokazano na fig. 1, fig. 2, fig. 4, kształt linii łamanej o jednakowych prostopadłych do siebie odcinkach pokazany na fig. 5, albo linii składającej się z półkoli połączonych odcinkami prostymi, jak pokazano na fig. 7. Profil ściany bocznej segmentu może także być niejednakowy na całej wysokości panelu, jak pokazano na fig. 6. W pokazanych postaciach kształt profilu jednej ściany bocznej profilowanego segmentu 1 jest lustrzanym odbiciem profilu jego drugiej ściany bocznej, przy czym segmenty umieszczone są obok siebie w taki sposób, że części wypukłe profilu każdego z segmentów znajdują się naprzeciw części wklęsłych profilu sąsiedniego segmentu, a pionowe szczeliny 4 między nimi tworzą kanały przepływowe dla gazów spalinowych ogrzewających wodę przepływającą przez poziome odcinki rurowe 2. W jednej z postaci pakietu wszystkie profilowane segmenty 1 mają jednakową wysokość i usytuowane są tak, że tworzą prostopadłościan, jak pokazano na fig. 1 i fig. 3. W innych postaciach zilustrowanych fig. 2, fig. 4, fig. 5, fig. 6, fig. 7 zewnętrzne segmenty 1a wysunięte są wyżej niż środkowe segmenty 1b pakietu, a przestrzeń nad segmentami środkowymi i pomiędzy segmentami bocznymi stanowi zintegrowaną komorę spalania 5. Profilowane segmenty 1 mogą mieć jednakową wysokość, jak na fig. 1, fig. 3, fig. 7 lub różną wysokość, jak na fig. 2, fig. 4, fig. 5, fig. 6. W postaci pokazanej na fig. 1 wymiennik ciepła składa się z pakietu segmentów 1 zamkniętego z obu stron pokrywami mocującymi 3, nad którym znajduje się oddzielna komora spalania 6, a pod którym zamocowana jest miska kondensatu 7. Poszczególne poziome odcinki rurowe 2 połączone są ze sobą kolankami rurowymi 8 po zewnętrznej stronie pokryw mocujących 3, od wlotu wody na dole pakietu do wylotu wody w jego górnej części. W innej postaci, pokazanej na fig. 2, końce odcinków rurowych 2 połączone są ze sobą odpowiednimi kanałami wewnątrz pokryw mocujących 3 tworząc połączenia typu manifold, a wymiennik ma zintegrowaną komorę spalania 5 w obrębie pakietu. W postaci pokazanej na fig. 1 pakiet wymiennika składa się z pięciu segmentów 1 i ma wysokość 166 mm, długość 240 mm, szerokość 128 mm. W każdym segmencie 1 umieszczonych jest jeden nad drugim pięć jednakowych odcinków rurowych 2 o średnicy 13 mm, a pionowe szczeliny 4 między segmentami 1 tworzące kanały przepływu spalin mają szerokość w granicach 1 mm - 4,5 mm. Liczba odcinków rurowych w segmencie może być dowolna, zależna od założonej wielkości wymiany ciepła pomiędzy segmentem i rurami, przy czym temperatura wody na jej wylocie z wymiennika i czas jej otrzymania zależą od liczby rur w segmencie i długości segmentów z odcinkami rurowymi.

Dzięki zastosowaniu segmentów, które opływane są pionowo przez gazy spalinowe i umieszczonych wewnątrz nich odcinków rurowych, którymi poziomo przepływa ogrzewana woda, możliwe jest wykorzystanie dla segmentów i rur różnych materiałów, z których każdy jest odpowiedni dla jednego z czynników wymiany ciepła, a jednocześnie nie może być bezpośrednio narażony na drugi czynnik, tj. na płomień lub wodę. Jako optymalny materiał dla rur, przez które przepływa woda pitna wybrano miedź, która jednak nie powinna stykać się bezpośrednio z gazami

spalinowymi. Jako materiał, z którego wykonane są segmenty wybrano aluminium, które ma bardzo dobre parametry przewodnictwa cieplnego, jednak ze względu na szybkie utlenianie nie powinno przez dłuższy czas stykać się z wodą pitną.

Claims (5)

1. Zastrzeżenia ochronne

   1. Pakiet wymiennika ciepła mający w strefie wymiany ciepła kanał przepływowy czynnika ogrzewanego w postaci rury składającej się z szeregu odcinków rurowych, których końce zamocowane są w pokrywach mocujących i kolejno połączone ze sobą od wlotu do wylotu czynnika ogrzewanego przepływającego przez rurę i które umieszczone są wewnątrz profilowanych segmentów pomiędzy którymi utworzone są szczeliny stanowiące kanały przepływu czynnika ogrzewającego, znamienny tym, że odcinki rurowe (2) znajdują się w kanałach przebiegających poziomo w pionowych profilowanych segmentach (1), których pionowe profile bocznych ścian mają kształt falisty otaczający odcinki rurowe w taki sposób, że jednej rurze odpowiada jedna wypukłość, przy czym profilowane segmenty (1) i odcinki rurowe (2) wykonane są z różnych materiałów.
2. 2. Pakiet według zastrz. 1, znamienny tym, że profil bocznych ścian profilowanych segmentów (1) ma kształt półkoli połączonych odcinkami prostymi.
3. 3. Pakiet według zastrz. 2, znamienny tym, że profilowane segmenty (1) usytuowane są równolegle do siebie w taki sposób, że części wypukłe ich bocznych ścian znajdują się naprzeciw części wklęsłych sąsiedniego profilowanego segmentu (1).
4. 4. Pakiet według zastrz. 1-3, znamienny tym, że zewnętrzne segmenty (1a) pakietu są wyższe od środkowych segmentów (1 b) tworząc nad środkowymi segmentami (1 b) i pomiędzy zewnętrznymi segmentami (1a) zintegrowaną komorę spalania (5).
5. 5. Pakiet według zastrz. 1-4, znamienny tym, że profilowane segmenty (1) wykonane są z aluminium, a odcinki rurowe (2) wykonane są z miedzi.