DK152947B - Pladeformet varmeveksler - Google Patents

Description

-i-

DK 152947B

Opfindelsen angår en pladeformet varmeveksler af den i indledningen til krav 1 angivne art.

Der kendes varmevekslere, som består af to pladeformede sider, imellem hvilke der er indsat et antal parallelle skil-5 levægge. Disse frembringer et antal parallelle gennemstrømningskanaler for det fluide medium, varmeveksleren gennemstrømmes af.

De pladeformede sider kan være forbundet indbyrdes i varmevekslerens ender til dannelse af ind- og udløb. Skille-10 væggene er da afsluttet i passende afstand fra pladeenderne, eksempelvis ved bortskæring eller på anden måde, og de to pladesider er ved varme eller tryk eller ved anvendelse af et klæbemiddel presset sammen og forbundet med hinanden.

En ulempe ved denne type varmeveksler er, at det fluide 15 gennemstrømningsmedium, f.eks·. varmt vand, fortrinsvis søger gennem de midterste gennemstrømningskanaler, hvilke befinder sig umiddelbart udfor indløbet, medens de mere yderligtliggende kanaler danner en omvej og derfor gennemstrømmes svagere. Dette forhold har en uheldig indflydelse 20 på varmevekslerens varmefordeling. Specielt når varmeveksleren benyttes som radiator til gulv-, væg- eller loftsopvarmning er den ujævne varmefordeling uacceptabel.

Man har forsøgt at afhjælpe problemet ved at indsætte et fordelerrør i den ene eller i begge ender af radiatoren.

25 Fordelerrøret eller rørene strækker sig i varmevekslerens fulde bredde og er tilsluttet de enkelte gennemstrømnings-kanaler. Rørene har på den ene side et centralt indløb og på den anden side et centralt udløb. Denne opbygning er især hensigtsmæssig, når radiatoren har indløbet i den ene 30 side og udløbet i den anden side. Det er også muligt at udforme radiatoren så både ind- og udløb befinder sig på samme -2-

DK 152947B

side. I dette tilfælde sker omledningen af mediet inde i radiatoren i den ende, som er modsat indløbsenden. Omledningen sker ved hjælp af en midt i radiatoren indsat, langsgående skillevæg, som opdeler det ensidigt indsatte fordeler-5 rør i en indløbsende og en udløbsende. Modsat fordelerrørsenden er skillevæggen trukket lidt tilbage i forhold til radiatorenden, således at der på den måde fremkommer et gennemløb mellem tilgangs- og afgangssiden. Den centrale indføring af varmemediet i fordelerrøret giver imidlertid stadig 10 anledning til uens strømningshastighed i de enkelte varmevekslerkanaler med ujævn varmeafgivelse til følge.

Man har forsøgt at afhjælpe denne ulempe ved at give gennemstrømningskanalerne uens tværsnit. Denne foranstaltning kan til en vis grad reducere problemet med ujævn varmeafgivelse, 15 men medfører til gengæld andre problemer, især når varmevekslerpladerne udsættes for trykpåvirkninger. I tilfælde, hvor varmeveksleren benyttes til gulvvarme, udsættes radiatorpladerne for betydelige trykpåvirkninger. I denne sammenhæng er princippet med uens kanaltværsnit, d.v.s. hvor kanaltværsnit-20 tene øges fra midten af radiatoren og udefter mod dennes yderpartier, uheldig, idet radiatorens yderpartier er utilstrækkeligt understøttede af kanalvæggene.

Formålet med den foreliggende opfindelse er at anvise en pladeformet varmeveksler, hvis gennemstrømningskanaler har samme 25 tværsnit i varmevekslerens midte som i yderpartierne og hvor det ovenfor omtalte problem med uens gennemstrømning gennem kanalerne med deraf følgende uens varmeafgivelse ikke forekommer. Dette opnås ifølge opfindelsen ved at indrette varmeveksleren således som angivet i den kendetegnende del af krav 1.

30 Fordelen ved at udforme varmeveksleren med en fladdyse på denne måde er, at fladdysens indvendige hulrum virker som en fordelerkanal i forhold til de enkelte gennemstrømningskanaler i varmeveksleren. Fladdysen kan indsættes i enden af varmeveksleren imellem dennes sideplader og forbindes tæt med plade- -3-

DK 152947B

randene ved svejsning, klæbning eller ved en tilsvarende proces. Cfet er i denne sammenhæng især hensigtsmæssigt, at fladdysen indsættes i aksial retning i forhold til strømningsretningen i gennemstrømningskanalerne. Strømningsta-5 bene (strømningsmodstanden) bliver på denne måde langt mindre end ved en radial placering af tilløbet til gennemstrømningskanalerne. Fladdysen kan med fordel have samme bredde som varmevekslerens sideplader og helt udfylde varmevekslerens endeafsnit.

10 I tilfælde, hvor varmeveksleren kun gennemstrømmes i én retning, kan der benyttes en fladdyse i hver ende af varmeveksleren, d.v.s. dels som indløb, dels som udløb for varme-mediet. I tilfælde, hvor ind- og udløb findes i samme ende af varmeveksleren, d.v.s. hvor denne er delt på langs af en 15 midterskillevæg, benyttes to ens fladdyser, der anbringes i samme ende af varmeveksleren i forlængelse af hinanden med fælles samling udfor midterskillevæggen, med hvilken fladdysen er forbundet.

Til anvendelse som gulvvarmeelement har den i krav 2 angivne 20 udførelsesform vist sig specielt velegnet. Fladdysens plane overdel gør det muligt at udforme varmeveksleren med helt plan overside. Dette ville ikke være tilfældet, hvis der i stedet for fladdysen anvendtes rørformede tværfordelerrør i enderne af varmeveksleren. Den plane overside er ideel til at optage 25 de belastninger, varmeveksleren udsættes for som gulvvarmeelement. Fladdysens enkelte bestanddele: overdel, underdel og tilslutningsstykke forbindes tæt med hinanden under dannelse af en gennemgående strømningskanal. Forbindelsen af de enkelte elementer kan eksempelvis ske ved svejsning, klæbning 30 eller på anden måde. I tilfælde, hvor fladdysen fremstilles af formstof, kan emnet sprøjtestøbes i ét stykke.

_4_ DK 152947 B

Fladdysen kan med fordel indrettes strømningsfordelende således som angivet i krav 3. Indsnøringen i dyseudløbet bevirker, at gennemstrømningen i varmevekslerens centrale del hæmmes i passende grad, således at strømmen fordeles jævnt 5 imellem de centrale kanaler og de mere yderligtliggende kanaler, d.v.s. med en bedre fordelt varmeafgivelse til følge.

Flere indsnøringer med aftagende højde og fordelt over dyseudløbet kan også tænkes, f.eks. til anvendelse til specielt brede varmevekslere. Ved ifølge opfindelsen at lade den 1° centrale indsnøring strække sig helt frem til det rørformede tilslutningsstykke opnås et passende jævnt flow-forløb.

Fordelingen af det strømmende medium kan også ske ved hjælp af ledeplader indsat i fladdysen, således som anført i krav 5 og 6. Virkningen er som beskrevet ovenfor i forbindelse 15 med dyseindsnævringen: Strømmen dirigeres og fordeles på en sådan måde, at alle kanaler i varmeveksleren gennemstrømmes ligeligt. Den ligelige fordeling af den fluide gennemstrømning i varmeveksleren kan også opnås med fladdysen i tilfælde, hvor dennes dyseudløb danner en vinkel med kanalernes strøm-20 ningsretning.

I særlige tilfælde, specielt til anvendelse i forbindelse med meget brede varmevekslere eller varmevekslere med meget snævre strømningskanaler kan fladdysen udstyres med et fordelerrør, således som angivet i krav 7. Af hensyn til varme-25 vekslerens anvendelse som gulvvarmeelement med plan overside skal fladdysens specielle form med plan overdel såvidt muligt bibeholdes. Fladdysens hvælvede underdel formes under hensyntagen til fordelerrøret, idet denne side af varmeveksleren alligevel skal nedfældes i isoleringsmasse eller lignende.

30 Fordelerrøret forbindes tæt med fladdysen ved svejsning, klæbning eller lignende. Eller fordelerrøret sprøjtestøbes ud i ét med den øvrige del af fladdysen, når denne fremstilles af termoplast. Fordelerrøret indebærer den fordel, at gennem- -5- DK 152947© strømningskanalerne i varmeveksleren kan tilsluttes hver sin separate udstrømningsåbning i fordelerrøret. Ved at give hver udstrømningsåbning samme størrelse (tværsnit) som den respektive varmevekslerkanal opnås en ensartet 5 tilstrømning til kanalerne. Også her forudsættes den ovenfor beskrevne retningsstyring af strømmen i selve fladdysen af hensyn til den ensartede fordeling af det strømmende medium kanalerne imellem.

Formålstjenligt er selve varmeveksleremnet (pladerne) frem-10 stillet ud i ét f.eks. ved extrusion af formstof, og også fladdysen er fremstillet af formstof. Delene kan da samles ved svejsning. Skillevæggene mellem de enkelte gennem-strømningskanaler i varmeveksleren fjernes i en vis afstand fra enderne, således at der på den måde bliver plads til 15 indsættelse af fladdyserne mellem varmevekslerens sideflader. Fladdysens flade overdel indsættes i tilslutning til varmevekslerens plane overside. Til slut sammensvejses sidepladerne med fladdysen, f.eks. ved en pressvejseproces. Ved montering tilsluttes varmeveksleren via de rørformede til-2 0 slutnings stykker.

Opfindelsen skal forklares nærmere i forbindelse med tegningen, hvor fig. 1 viser en fladdyse med hvælvet underside iflg. opfindelsen, delvis i snit,fig. 2 en fladdyse med ledeplader, delvis i snit, fig. 3 en fladdyse iflg. opfindelsen 25 indsat i en varmeveksler, fig. 4 en fladdyse i en udførelse sform med fordelerrør, og fig. 5 samme vist indsat i en varmeveksler.

Den i fig. 1 viste fladdyse 1 er forsynet med et rørformet tilslutningsstykke 11 med gennemstrømningsåbning 111.

30 Fladdysen 1 er udformet med et som fordelerkanal udformet indre hulrum 12, i hvis ene side tilslutningsstykket 11 med -6-

DK 152947B

åbningen 111 udmunder. Modsat det rørformede tilslutningsstykke 11 findes dysens udløb 13· Dette er rettet ind mod varmevekslerens to gennemstrømningskanaler 21. Fladdysen 1 består af en plan overdel 14 og en hvælvet underdel 15.

5 Over- og underdelen er forbundet tæt med hinanden i siderne 141 og 151. I udløbets 13 midterste del udfor tilslutningsstykkets 11 udmunding i dysehulrummet er fladdysen forsynet med en som strømningsfordeler indrettet indsnævring 16. Indsnævringen 16 er vist på dyseunderdelen, men kan også 10 være på både over- og underdel.

Fig„ 2 viser en fladdyse 1 i tilsvarende udformning, dog med et antal ledeplader 17 i stedet for indsnævringen 16. Ledepladerne 17 er indsat i dyseudløbet 13 med deres forreste ender 171 indfæstet i dysehulrummet 12. De bageste 15 ender af ledepladerne 172 rager et stykke ud fra dyseåbningen 13. Ledepladerne er formet passende krumme under hensyntagen til den ønskede strømningsretning.

Fig. 3 viser et snit gennem den ene ende af varmeveksleren 2 med tilhørende fladdyse 2. Som det fremgår af figuren 20 er skillevæggene mellem varmevekslerens gennemstrømningskanaler fjernet i den yderste ende af varmeveksleren til positionen 24, således at fladdysen kan finde plads mellem varmevekslerens dækplade 221 og underside 222. Fladdysen er forbundet med dækpladen 221 og undersiden 222 ved svejs-25 ning. Undersiden 222 har en hvælvning, der former en ekstra tværfordelerkanal. Hvælvningen kan frembringes f.eks. ved en passende termoformningsproces. Kim undersiden 222 formes på denne måde, oversiden af varmeveksleren forbliver plan.

Med punkteret streg er antydet en udvendig pladeforstærk-30 ning 223 over den hvælvede zone. Denne forstærkning er nødvendig,når der optræder overtryk i varmeveksleren.

I fig. 3 er samme fladdyse vist i udførelsesform med ekstra fordelerrør 3- Fordelerrør 3 er integreret med fladdysens -7-

DK 152947B

overdel 14 og strækker sig fra denne nedad mod undersiden af fladdysen. Pordelerrøret 3 er forsynet med et antal udløb 31, og står med sit hule indre i direkte forbindelse med fladdysens hulrum 12.

5 I fig. 5 er den ovenfor beskrevne dyse vist indsat i en varmeveksler. Som det ses af figuren er varmevekslerens underside 222 forsynet med en hvælvning, hvori fordelerrøret 3 finder plads. Udformningen overflødiggør den i fig. 3 viste udvendige forstærkning 223.

Claims (7)

1. Pladeformet varmeveksler med et antal gennemstrømningskanaler, der er adskilt fra hinanden af langsgående skillevægge og som munder ud i samlekanaler i varmevekslerens ender, hvilke samlekanaler er tilsluttet ind- og udløb 5 for det varmebærende medium, kendetegnet ved, at indløbet er udformet som en fladdyse (1) med et rørformet tilslutningsstykke (11), hvilket tilslutningsstykke (11) med sit gennemløb (111) munder ud i fladdysens (1) som fordelerkanal udformede indre hulrum (12), at flad- 10 dysen (1) er rettet mod varmevekslerens (2) gennemstrømningskanaler (21) og er forbundet direkte med disse med sit dyseudløb (13), og at fladdysen (1) er indsat i varmevekslerens (2) frie ende (22) i aksial retning i forhold til strømningsretningen i gennemstrømningskanalerne 15 (21).

2. Pladeformet varmeveksler iflg. krav 1,k e n de-tegnet ved, at hulrummet (12) i fladdysen (1) på den ene side er begrænset af en plan overdel (14) og på den anden side af en nedadbuet underdel (15), hvis frie side- 20 stykker (151) er trukket op til overdelen (14) og forbundet tæt med dennes frie sidestykker (141).

3. Pladeformet varmeveksler iflg. krav 2 ,k endete g n e t ved, at fladdysens (1) hulrum (12) er forsynet med en som strømningsfordeler virkende indsnøring (16), 25 der strækker sig fra dyseudløbet (13) og halvvejs frem til det rørformede tilslutningsstykke (11).

4. Pladeformet varmeveksler iflg. krav 3/k endete g n e t ved, at indsnøringen (16) har sin snævreste del midt i åbningen (13) og strækker sig frem til roden af 30 det rørformede tilslutningsstykke. DK 152947B -9-

5. Pladeformet varmeveksler iflg. krav 1 og 2, kendetegnet ved, at fladdysens (1) udløbsåbning (13) er forsynet med et antal ledeplader (17)» som hver især i den ene ende (171) er fæstnet indvendigt i fladdysens hul-5 rum (12) og i den anden frie ende (172) rager ud foran dyseudløbet (13).

6. Pladeformet varmeveksler iflg« krav 5 >k e n d e-tegnet ved, at ledepladerne 07) har en krum form til ændring af strømningsmediets retning.

7. Pladeformet varmeveksler iflg. krav 1 og 4, ken detegnet ved at være forsynet med et fordelerrør (3), som er placeret ved fladdysens (1) udstrømningsretning (13) på tværs af strømningsretningen og som er lukket i enderne og er forsynet med et antal udløb (31), der er rettet 15 ind mod varmevekslerens (2) gennemstrømningskanaler (21), hvilket fordelerrør (3) med sit hulrum (32) står i direkte forbindelse med det rørformede tilslutningsstykke (11) via fladdysens hulrum (12).