!HU000003621T2! (19)
HU
(11) Lajstromszám:
E 003 621
(13)
T2
MAGYAR KÖZTÁRSASÁG Magyar Szabadalmi Hivatal
EURÓPAI SZABADALOM SZÖVEGÉNEK FORDÍTÁSA (21) Magyar ügyszám: E 03 717071 (22) A bejelentés napja: 2003. 04. 23. (96) Az európai bejelentés bejelentési száma: EP 20030717071 (97) Az európai bejelentés közzétételi adatai: EP 1497603 A1 2005. 01. 19. (97) Az európai szabadalom megadásának meghirdetési adatai: EP 1497603 B1 2008. 04. 02.
(51) Int. Cl.: F28D 9/00 (2006.01) (87) A nemzetközi közzétételi adatok: WO 03091647 PCT/CA 03/000592
(30) Elsõbbségi adatok: 20022383649 2002. 04. 24.
(73) Jogosult: Dana Canada Corporation, Oakville, Ontario (CA)
CA
(72) Feltalálók: Evans, Bruce L., Burlington, Ontario (CA); St.Pierre, Mike, Hamilton, Ontario (CA); English, Joe L., Calgary, Alberta (CA) (54)
(74) Képviselõ: dr. Antalffy-Zsiros András, DANUBIA Szabadalmi és Jogi Iroda Kft., Budapest
Fordított véglemez hõcserélõhöz
HU 003 621 T2
(57) Kivonat Egy kötegelt lemezes hõcserélõnek (10) edény alakú egymás mellett elhelyezett hõcserélõ lemezei (16, 18) vannak, beágyazott hõcserélõ lemezköteget képezve. A hõcserélõ lemezek (16, 18) között elsõ, illetve második hõszállító közeg számára több elsõ, illetve második közegáramlási csatorna (26, 28), továbbá azokkal összekötött elsõ és második közegkamra van kiképezve. A hõcserélõ véglemezének (12) sík központi része (72) és abból kinyúló körbefutó pereme (74) van, amely ellenkezõ irányba néz, mint a lemezköteg utolsó hõcserélõ lemezének körbefutó pereme (70), és abba tömítetten bele van forrasztva. A (12) véglemez sík központi részének (72) belsõ felületéhez sík erõsítõlemez (14) van erõsítve a véglemez (12) sík központi részének (72) belsõ felülete és az utolsó hõcserélõ lemez (16) között.
1. ábra
A leírás terjedelme 12 oldal (ezen belül 4 lap ábra) Az európai szabadalom ellen, megadásának az Európai Szabadalmi Közlönyben való meghirdetésétõl számított kilenc hónapon belül, felszólalást lehet benyújtani az Európai Szabadalmi Hivatalnál. (Európai Szabadalmi Egyezmény 99. cikk (1)) A fordítást a szabadalmas az 1995. évi XXXIII. törvény 84/H. §-a szerint nyújtotta be. A fordítás tartalmi helyességét a Magyar Szabadalmi Hivatal nem vizsgálta.
1
HU 003 621 T2
A találmány háttere A találmány edény alakú hõcserélõ lemezekbõl kialakított típusú hõcserélõkre vonatkozik. A lemezes hõcserélõk egyik változata több lemezt foglal magában, amely tömítésekkel vagy távtartókkal egymástól elválasztott, egymásra helyezett lemezszerelvénybõl áll, ahol az egyes lemezeket elválasztó elemek a lemez kerületének szomszédságában húzódnak. Hõcsere kapcsolatba kerülõ két folyadékáram az egymásra rendezett lemezek által képzett váltakozó rétegeken folyik keresztül. Az egymásra helyezett lemezeket általában egyetlen egységes szerkezetként, az egyes alkatrészek összeforrasztásával kötik össze egymással. Ilyen lemezes típusú hõcserélõket ismertet például a Kull és társai számára engedélyezett US 5931219 és a Fuerschbach és társai számára engedélyezett US 4872578 számú szabadalmi dokumentum. A korábban javasolt, beágyazott edény típusú hõcserélõkre az a jellemzõ, hogy a hõcserélõ köteg kellõ szilárdsága érdekében a hõcserélõ lemezeket szendvicsszerûen egy vastagabb véglemezpár közé helyezik. Az egyik véglemez általában a hõcserélõ lemezek kötegében lévõ utolsó lemez peremén belül helyezkedik el, ahol az utolsó hõcserélõ lemez kerületi pereme jól érzékelhetõen túlnyúlik az ilyen véglemez külsõ felületén. Ez a konfiguráció felesleges teret vesz igénybe, nevezetesen, az utolsó hõcserélõ lemez peremének a véglemezen túlnyúló szakasza által körülvett tér nincs kihasználva. Ezen túlmenõen a túlnyúló perem éles élû lehet, úgyhogy vigyázni kell a hõcserélõ megfogása és mozgatása során, hogy elkerüljük a hõcserélõt mozgató személy sérülését. Ezek alapján igény mutatkozik olyan beágyazott edény lemez típusú hõcserélõre, amelynél a kihasználatlan terek mennyisége lecsökken. Ugyancsak kívánatos lenne olyan lemezes típusú hõcserélõ létrehozása is, amelynél a függõlegesen egymásra rakatolt hõcserélõ lemezek közül az utolsó hõcserélõ lemez kevésbé kiálló kerületi peremmel rendelkezik. A találmány összefoglalása A jelen találmányban egy fordított edény típusú véglemezes konfigurációt alkalmazunk úgy, hogy egy közegáramlási csatornát a véglemez és a függõlegesen egymásra rakatolt hõcserélõ lemezek utolsó hõcserélõ lemeze között alakítunk ki, ily módon csökkentve a köteg kihasználatlan terét és csökkentve azt a mértéket, amennyire az utolsó beágyazott edény alakú hõcserélõ lemez pereme kiáll. A találmány egy aspektusa értelmében egy olyan hõcserélõt hoztunk létre, amelyet egy központi sík résszel és egy abból kiinduló kerületi peremmel rendelkezõ elsõ hõcserélõ lemez jellemez, valamint egy központi sík résszel és egy abból kinyúló kerületi peremmel rendelkezõ véglemeze van, ahol a véglemez kerületi pereme az ellenkezõ irányban húzódik, mint az elsõ hõcserélõ lemez kerületi pereme, és tömítetten az elsõ hõcserélõ lemez kerületi peremén belül van beágyazva, továbbá az elsõ hõcserélõ lemez és a véglemezek
5
10
15
20
25
30
35
40
45
2
központi sík részei között egy közegcsatorna helyezkedik el. A találmány egy további aspektusa értelmében egy függõlegesen egymásra rakatolt lemezes típusú hõcserélõt hoztunk létre, amelynek egy beágyazott hõcserélõ lemez rakat létrehozása céljából több edény alakú hõcserélõ lemeze van egymással szomszédosan elrendezve, ahol mindegyik hõcserélõ lemeznek egy sík központi része van abból kinyúló kerületi peremmel, továbbá az elsõ, illetve a második közeg számára a hõcserélõ lemezek között egy elsõ és egy második közegáramlási csatorna van kialakítva. A hõcserélõnek a kötegben kialakított és az elsõ, illetve a második közegcsatornával összeköttetésben álló elsõ és második közegkamrája és olyan véglemeze van, amelynek egy központi sík része és egy abból kinyúló kerületi pereme van, ahol a véglemez kerületi pereme ellentétes irányban húzódik a lemez kötegben lévõ utolsó hõcserélõ lemez kerületi peremével és az utolsó hõcserélõ lemez kerületi peremén belül tömítetten van beágyazva. A véglemez központi sík részének belsõ felületéhez a véglemez központi része és az utolsó hõcserélõ lemez között egy sík erõsítõlemez van rögzítve, és a sík erõsítõlemez és az utolsó hõcserélõ lemez között az elsõ és második közeg valamelyike számára egy további közegcsatorna van kiképezve. A találmány egy további aspektusa szerint egy olyan függõlegesen egymásra rakatolt lemezes típusú hõcserélõt hoztunk létre, amelynek függõleges köteget alkotó módon tömítetten egymáshoz rögzített hõcserélõ lemezei vannak, amelyek mindegyikének egy sík központi része és közegáramlást biztosító bemeneti és kimeneti járatai vannak továbbá a sík központi részek között több közegcsatorna van kiképezve, melyek némelyike egy elsõ közeghez tartozó csatorna és némelyike egy második közeghez tartozó csatorna, hogy elõsegítse a hõcserét az elsõ és második közeg között, továbbá legalább egy utolsó hõcserélõ lemeze van a kötegben, amelynek sík központi részébõl kinyúló kerületi pereme van. A hõcserélõnek egy központi sík résszel és abból kinyúló kerületi peremmel rendelkezõ véglemeze van, ahol a véglemez kerületi pereme az ellenkezõ irányba nyúlik, mint az utolsó hõcserélõ lemez kerületi pereme, és azon belül tömítetten helyezkedik el, és az elsõ vagy a második közege számára egy további közegcsatorna van a véglemez és az utolsó hõcserélõ lemez között kialakítva.
A rajzok rövid leírása A találmány elõnyös kiviteli alakjait az alábbiakban 50 a csatolt rajz segítségével ismertetjük részletesebben, melynek során azonos hivatkozási jeleket használtunk azonos vagy hasonló alkatrészekhez és összetevõkhöz. A rajzon az 1. ábra egy függõlegesen egymásra rakatolt lemezes típusú hõcserélõ találmánnyal össz55 hangban megvalósított elsõ elõnyös kiviteli alakjának robbantott perspektivikus nézete, a 2. ábra az 1. ábra szerinti összeszerelt hõcserélõ oldalnézete, a 60 2
1
HU 003 621 T2
3. ábra az 1. ábra szerinti összeszerelt hõcserélõ megnövelt léptékû részmetszete, a 4. ábra az 1. ábra szerinti hõcserélõben használt egyik hõcserélõ lemez felülnézete, az 5. ábra a 4. ábra 5–5 vonal menti metszete, a 6. ábra az 1. ábra szerinti hõcserélõben használt további lehetséges hõcserélõ lemez felülnézete, a 7. ábra az 1. ábra szerinti hõcserélõ egy véglemezének felülnézete, és a 8. ábra a 7. ábra 8–8 vonal menti metszete. A példakénti kiviteli alakok leírása Az 1. ábrára való hivatkozással elõször egy találmány szerinti egymásra rakatolt lemezes típusú hõcserélõ egy elõnyös kiviteli alakjának egy robbantott perspektivikus nézetét általánosan 10 hivatkozási számmal jelöltük. A 10 hõcserélõnek egy 12 véglemeze, 14 erõsítõlemeze, több, felváltva elhelyezett beágyazott edény típusú 16 és 18 lemeze és egy 20 összekötõ lemeze van. A 12–20 lemezeket az 1. ábrán egymás fölött, függõlegesen elrendezve ábrázoltuk, de ez kizárólag illusztráció, a 10 hõcserélõ bármilyen kívánt irányban kiterjedhet. Egy elõnyös kiviteli alaknál a 12–20 lemezeket keményforrasztott alumíniumból vagy alumíniumötvözetbõl készítettük, azonban más anyagok is használhatók, például rozsdamentes acél vagy rézötvözet. A 2. ábrán az edény stílusú hõcserélõ 16 és 18 lemezek váltakozva vannak egymás tetejére halmozva és egy hõcserélõ magköteget alkotnak. A 3. ábrán látható, hogy a 24 magkötegen keresztül a 16 és 18 hõcserélõ lemezek között elsõ és második közeg számára elsõ és második 26, 28 áramlási csatorna van váltakozóan kiképezve. A 14 erõsítõlemez és az utolsó edény alakú hõcserélõ 16 lemez között (amely az ábrákon látható legfelsõ hõcserélõ 16 lemez) egy utolsó 30 közegáramlási csatorna van kiképezve. A bemutatott kiviteli alak esetében eltolt spirális oszlopokat tartalmazó turbulens áramlást elõidézõ 22 lemezek vannak a 26, 28 és 30 áramlási csatornákban elhelyezve, hogy fokozzák azon keresztül a közegáramlást és hogy kellõ támasztékot nyújtsanak a szomszédos lemezeknek. Az 1., 4. és 5. ábrák segítségével részletesebben is bemutatjuk az edény alakú hõcserélõ 16 és 18 lemezek szerkezeti felépítését. A 4. és 5. ábrán látható hõcserélõ 18 lemeznek egy négyszögletes sík 32 központi része van, amelynek vele egybeépített kerületi, felfelé nyúló 34 pereme van. A 34 perem 90°¹ot kismértékben meghaladó szögben áll a sík 32 központi részhez képest. A sík 32 központi részen elsõ és második 36, 38 áramlási nyílások vannak kiképezve, melyek közül az egyik egy elsõ közegbemeneti járatként szolgál és a másik egy elsõ közegkimeneti járatként szolgál. A 36 és 38 áramlási nyílások elõnyös módon átmérõsen helyezkednek el a sík 32 központi rész átmérõsen ellentétes szélei közelében, mint a 4. ábrán látható. A 36, 38 áramlási nyílásokat természetesen más helyen is kialakíthatjuk; például
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60 3
2
mindkettõ kialakítható a lemez egyik közös élétõl azonos távolságban. A hõcserélõ 18 lemeznek kiemelkedõ elsõ és második 40, 42 kidudorodása is van, amelyek a sík 32 központi résszel integrált módon vannak kialakítva. Mindegyik 40, 42 kidudorodásnak gyûrû alakú 44 fala van, amely egy gyûrû alakú 46 tartórészben végzõdik. A gyûrû alakú 46 tartórész az elsõ 40 kidudorodás esetében olyan 48 nyílást határoz meg, amely egy, a 40 kidudorodás gyûrû alakú 44 fala által meghatározott 50 áramlásjárattal kommunikál. Hasonlóképpen, a második 42 kidudorodás gyûrû alakú 46 tartórésze olyan 52 nyílást határoz meg, amely a 42 kidudorodás gyûrû alakú 44 fala által meghatározott áramlási járattal áll összeköttetésben. A váltakozva elhelyezett hõcserélõ 16 lemezek lényegében azonosak a hõcserélõ 18 lemezekkel, így mindegyiküknek egy-egy sík 54 központi része, elsõ és második 58, 60 áramlási nyílása, és elsõ és második 62 és 64 kidudorodása van, mint a 6. ábrán megfigyelhetõ, melyek mindegyike egy-egy 66, 68 közegnyílást határoz meg. Az integráltan kialakított kerületi 70 perem a sík 54 központi részbõl nyúlik ki. A hõcserélõ 16 és 18 lemezek egy elõnyös kiviteli alak esetében megegyeznek egymással, azzal a kivétellel, hogy a kidudorodások és az áramlási nyílások helye fordított a 16 és a 18 lemezekben, mint az nyilvánvaló a 4. és 6. ábra összehasonlítása alapján. Részletesen, a 18 lemez elsõ 40 kidudorodása olyan helyen található, amely megfelel az alternatív 16 lemezben az elsõ 58 áramlási nyílás helyének. A 18 lemezen a második 42 kidudorodás ott helyezkedik el, mely hely megegyezik az alternatív 16 lemezen átvezetõ második 60 áramlási nyílás helyével. A 18 lemezen átmenõ elsõ 36 áramlási nyílás olyan helyen található, amely megfelel az alternatív 16 lemezen átvezetõ elsõ 62 kidudorodás helyének, és a 18 lemezen átmenõ második 38 áramlási nyílás olyan helyen található, amely megfelel az alternatív 16 lemez második 64 kidudorodása elhelyezkedésének. A 36 és 38 áramlási nyílások (és az azokhoz tartozó kidudorodások) nem feltétlenül átmérõsen helyezkedhetnek el, hanem például hosszirányban is kialakíthatók egymáshoz képest a lemezeken. Az 1., 7., 8. ábrák alapján látható, hogy a 12 véglemeznek egy sík központi 72 véglemez része van, amelyet egy azzal integráltan kialakított kerületi, lefelé nyúló 74 perem vesz körül. A 14 erõsítõlemez lényegében sík elem, amelynek mérete lényegében megközelíti a sík központi 72 véglemez rész méretét és amely a 74 peremen belül van beágyazva. Részletesebben leírás késõbbi részében megindokolt okokból a sík központi 72 véglemez részen egy hibaellenõrzõ 76 nyílás vezet át. Egy lehetséges kialakításnál a 12, 16 és 18 lemezek központi sík részei ugyanolyan vastagságú anyagból készülnek, míg a 14 erõsítõlemez vastagabb anyagból készül, amely elegendõ ahhoz, hogy az utolsó áramlási csatorna számára kellõ szilárdságot biztosítson. Ha megnézzük az 1. és 2. ábrát, akkor látható, hogy a 24 magköteg egy 20 kapcsolólemezen ül, ame-
1
HU 003 621 T2
lyet általában vastagabb anyagból készítünk, mint a 12, 16 és 18 lemezek sík részeit. A 20 kapcsolólemeznek olyan helyigénye van, amely nagyjából megegyezik a 24 magkötegben lévõ elsõ hõcserélõ lemez központi 32 sík részével (amely a 2. ábrán a 18 alsó lemez). A 20 kapcsolólemeznek elsõ és második 78 és 82 közegkivezetése van, melyek közül az egyik egy elsõ közegbemenetként mûködik és a másik egy elsõ közegkimentként mûködik a 10 hõcserélõ számára. A 20 kapcsolólemeznek rajta keresztül kialakított második közeg elsõ és második 80 és 84 kivezetése van, melyek közül az egyik közegbemenetként és a második közegkimenetként szolgál a 10 hõcserélõben használt második közeg számára. A 20 kapcsolólemez egy vagy több oldalirányban nyúló 86 csatlakozórészt tartalmazhat, amelyek olyan átmenõnyílásokat tartalmaznak, amelyek lehetõvé teszik, hogy a 10 hõcserélõ egy adott helyen rögzíthetõ legyen vagy felszerelhetõ legyen. A továbbiakban a rajzok, különösen az 1–3. ábrák segítségével részletesebben is bemutatjuk a 10 hõcserélõ alkatrészeinek az összeszerelését. A 24 magköteget váltakozva egymásra helyezett edény stílusú hõcserélõ 16 és 18 lemezek alkotják. Mint legjobban a 3. ábrán látható, minden egyes hõcserélõ 16 lemez 70 peremének külsõ alsó része egy vele szomszédos alsó hõcserélõ 18 lemez 34 peremének egy belsõ felsõ részén belül helyezkedik el. Hasonlóképpen, minden egyes hõcserélõ 18 lemeznek (a 24 mag kötegben lévõ elsõ hõcserélõ 18 lemez kivételével) 34 peremének alsó külsõ része egy vele szomszédos alsó hõcserélõ 16 lemez 70 peremének a felsõ belsõ részén belül helyezkedik el. Ily módon a 16, 18 hõcserélõ lemezek peremei egy-egy szomszédos 18, 16 hõcserélõ lemezt fogadnak be és tartanak (a 24 mag kötegben lévõ legfelsõ vagy utolsó hõcserélõ 16 lemez kivételével). A 40, 42, 62 és 64 kidudorodások és a turbulens áramlást elõidézõ 22 lemezek, amelyek a hõcserélõ lemezek között helyezkednek el, további megtámasztást biztosítanak a lemezek számára. Az elsõ közegáramlási 26 csatornák a hõcserélõ 16 lemezek központi 54 sík részeinek alsó felülete és a hõcserélõ 18 lemezek központi 32 sík részeinek felsõ felülete között vannak kialakítva. Hasonlóképpen, a második közegáramlási 28 csatornák a 16 hõcserélõ lemez központi 54 sík részének egy felsõ felülete és a 18 hõcserélõ lemezek központi 32 sík részeinek alsó felületei között vannak kiképezve. Mint legjobban a 3. ábrán látható, az összeszerelt 10 hõcserélõben a 20 kapcsolólemezen keresztül menõ elsõ 78 közeg elsõ kivezetés, a 18 lemezeken keresztül menõ elsõ 36 áramlási nyílások és a váltakozva elhelyezett hõcserélõ 16 lemezek elsõ 62 kidudorodásain átmenõ 68 nyílások mind egy vonalba esnek egymással, ily módon egy elsõ közegáramlási kamrát alkotva az elsõ közeg számára, amelyet a 2. ábrán 88 szaggatott vonallal jelöltünk amely áramlási összeköttetésben áll mindegyik elsõ közegáramlási 26 csatornával. A hõcserélõ 16 lemezek minden egyes elsõ 62 kidudorodásának a gyûrû alakú 44 fala és sík 46 tartórésze elszi-
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60 4
2
geteli a második közegáramlási 28 csatornákat az elsõ közegáramlási 88 kamrától. Mint az legjobban 3. ábrán látható, minden egyes 62 kidudorodás gyûrû alakú 44 fala és sík 46 tartó része úgy méretezett, hogy a 62 kidudorodás sík 46 tartó részének egy felsõ felülete tömítetten érintkezzen a vele szomszédos magasabban fekvõ 18 lemez sík központi részének alsó felületével az elsõ 36 áramlási nyílás kerülete körül. A 40, 42 és 64 kidudorodások egymáshoz hasonlóan vannak kialakítva, hogy hasonló feladatot láthassanak el a hõcserélõ 24 köteg másik három sarka közelében. Az elsõ közeghez tartozó második 82 kivezetés egybeesik a második 38 áramlási nyílásokkal a 18 lemezeken keresztül és a 66 nyílásokkal a váltakozva elhelyezett 16 lemezekben lévõ második 64 kidudorodásokkal, hogy egy második áramlási kamrát biztosítson az elsõ közegáramlási 26 csatornával kommunikáló elsõ közeg számára. Az elsõ közegáramlási 88 kamrák egyike és a második közegáramlási kamra az elsõ közeg számára beömlési kamraként szolgál, a másik pedig kiömlési kamraként szolgál. A második közeg elsõ 80 kivezetése egybeesik a 18 hõcserélõ lemezek elsõ 40 kidudorodásain keresztül vezetõ 48 nyílásokkal és a 16 lemezek 58 nyílásaival, hogy jelképesen, 90 szaggatott vonalakkal bejelölt áramlási kamrát biztosítson a második közeg számára, vagyis áramlási kommunikációban álljon a második közeg 28 áramlási csatornákkal és a további 30 áramlási csatornával. A második közeg második 84 kivezetése egybeesik a 18 lemezek 42 kidudorodásain keresztül vezetõ 52 nyílásokkal és a 16 lemezek 60 nyílásaival, hogy egy további közegáramlási kamrát biztosítson a közeg 28 áramlási csatornákkal és a további 30 áramlási csatornával kommunikáló második közeg számára. A 90 közegáramlási csatornák egyike és a további közegáramlási kamra a második közege számára beömlési kamraként szolgál, míg a másik kiömlési kamraként szolgál. A 12 véglemez kerületi 74 pereme az ellenkezõ irányba nyúlik, mint a 24 kötegben lévõ utolsó hõcserélõ 16 lemez 70 pereme. A hõcserélõ 12 lemez úgy van méretezve, hogy a 74 perem szorosan belefér az utolsó hõcserélõ lemez 70 peremének felsõ részébe úgy, hogy a 74 perem külsõ felülete átlapolja a 70 perem belsõ felületét, mint a 3. ábrán látható, a 70 és 74 peremeket 92 forraszanyag tömítetten rögzíti azok kerülete mentén. A 14 erõsítõlemez a véglemez központi 72 sík részének belsõ felületéhez, valamint a 16 lemez kiemelkedõ kidudorodó részeihez, valamint a turbulens áramlást elõidézõ 22 lemezhez van keményforrasztva. Mint fent megjegyeztük, egy végleges közegáramlási 30 csatorna a 14 erõsítõlemez és a 24 kötegben lévõ utolsó hõcserélõ lemez között van kiképezve. A bemutatott kiviteli alak esetében a végleges 30 közegáramlási csatorna a második közeghez tartozó közegáramlási csatorna, azonban más konfigurációban az elsõ közeghez tartozó áramlási csatornaként is mûködhet. A 62 kidudorodás sík 46 tartórésze tömítetten kapcsolódik a 14 erõsítõlemezzel, biztosítva ezzel, hogy az
1
HU 003 621 T2
elsõ közeg 88 áramlási kamra ne álljon összeköttetésben a végleges 30 közegáramlási csatornával. Hasonlóképpen, az utolsó hõcserélõ 16 lemez második 64 kidudorodásának sík tartórésze ugyancsak tömítetten kapcsolódik a 14 erõsítõlemezhez. A 14 erõsítõlemez és a 12 véglemez biztosítja azt az összetett szilárdságot, ami ahhoz szükséges, hogy ellenálljon a lemez- 24 köteg felsõ végén jelentkezõ nyomásnak. Hasonlóképpen, a 20 kapcsolólemez a 24 köteg alsó végét erõsíti, hogy annál a végnél is biztosítsa a szükségességes szilárdságot. Egy 14 véglemez és egy 12 erõsítõlemez kombinált használata nagyobb nyomásokkal szembeni ellenállást eredményez, mint egy ugyanolyan vastagságú egyetlen lemez, mert a 74 és 70 peremek között kialakított átlapolt kapcsolat szilárdabb lesz, mint egy olyan illeszkedõ kapcsolat, amely akkor jönne létre, ha egyetlen vastagabb lemezt használnánk a különálló 12 és 14 lemezek helyett. A bemutatott kiviteli alak esetében a 74 perem a sík 72 központi végrész belsõ felületérõl nyúlik ki a 14 erõsítõlemez vastagságával lényegében azonos távolságban. Egy ilyen konfiguráció lehetõvé teszi a végleges 30 közegáramlási csatornában lévõ turbulens áramlást elõidézõ 22 lemez számára, hogy viszonylag a 70 perem azon részének belsõ felületéhez közeire nyúljon, amely a 30 közegáramlási csatorna kerületét határozza meg. Az 1. ábrára visszatérve, a 12 véglemezen kialakított hibavizsgáló 76 nyílás lehetõvé teszi, hogy hibavizsgálatot hajtsunk végre, hogy megbizonyosodjunk arról, hogy a 14 erõsítõlemez megfelelõen lett felszerelve a 10 hõcserélõben a szerelés során. Egy kiviteli alak esetében a 76 nyílás elõnyösen elég nagy ahhoz, hogy lehetõvé tegye egy személy számára, hogy a nyíláson átnézve szabad szemmel megbizonyosodjon arról, hogy a 14 erõsítõlemez jelen van. Ugyanebben az idõben a 76 nyílás elõnyösen elég kicsi ahhoz, hogy ne befolyásolja károsan a 12 véglemez szerkezeti integritását vagy szilárdságát. Egy szemmel végzett vizsgálat biztosításán túlmenõen a hibavizsgáló 76 nyílás funkcionális ellenõrzésre is alkalmas abban a tekintetben, hogy a 14 erõsítõlemez tömítetten helyezkedik¹e el, egy olyan teszt eredményeképpen, amelyben nagynyomású vizsgálóközeget juttatunk a végleges 30 közegáramlási csatornába. Ha akármennyi vizsgálófolyadék kiszivárog a hibavizsgáló 76 nyíláson keresztül, az valamilyen hibás körülmény fennállását jelzi, például hiányzó erõsítõlemezt vagy valamilyen szivárgási útvonalat a véglemez és az erõsítõlemez között. Nyilvánvaló, hogy a 12 véglemezben egynél több hibavizsgáló nyílást is kiképezhetünk. A 10 hõcserélõ egy lehetséges használata során a 78 kivezetésen keresztül egy elsõ közeg lép a 10 hõcserélõbe és az elsõ közeg 26 áramlási csatornákon keresztül párhuzamosan áramlik, majd azt követõen a 20 kapcsolólemezben lévõ 82 kivezetésen keresztül kijut a hõcserélõbõl. Egy második közeg a 80 kivezetésen keresztül lép a hõcserélõbe és áramlik párhuzamosan minden egyes második közeg 28 áramlási csatornán keresztül és a végleges 30 közegáramlási csator-
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60 5
2
nán keresztül, és a 10 hõcserélõt a 20 kapcsolólemezben lévõ 84 közeg kivezetésen keresztül hagyja el. Ezen a módon a két közeg között hõcsere zajlik, amint azok keresztül folynak a 24 köteg váltakozó áramlási csatornáin. Nyilvánvaló, hogy a jelen találmány egy olyan függõlegesen egymásra rakatolt edény típusú lemezes hõcserélõt biztosít, amelyben a végleges edényszerû hõcserélõ lemez a kötegben aktívan felhasználásra kerül a hõcserélõ folyamatban, ily módon megszüntetve a fel nem használt tereket. A véglemez és az utolsó edény hõcserélõ lemez közötti átlapolt kapcsolat nyomás ellen ellenálló konfigurációt biztosít. A kötegben lévõ legutolsó hõcserélõ lemez peremének a szabadon álló éle minimálisra csökkent. A bemutatott kiviteli alak esetében, mint a 3. ábrán látható, a 12 véglemez lényegében egyvonalban van a 70 perem felsõ élével, ily módon csökkentve egy kiemelkedõ perem által okozott sérülés esélyét. Nyilvánvaló, hogy a leírt kiviteli alakból számos változat lehetséges. Például a lemezeket négyszögletes lemezként mutattuk be, azonban a találmánnyal összhangban különbözõ lemezkonfigurációkat, például kör alakú vagy hosszúkás alakú lemezeket is alkalmazhatunk. A váltakozó áramlási csatornákat úgy mutattuk be, mint amelyek azonos magasságúak, azonban a váltakozó lemezek különbözõ peremmagassággal rendelkezhetnek, úgyhogy a váltakozó áramlási csatornáknak is ennek megfelelõen különbözõ magasságuk lesz. Egyes konfigurációk esetében különálló gallérokat használhatunk a 62, 64, 40 és 42 kidudorodások helyén. Az áramlási nyílások és a kidudorodások elhelyezkedését is változtathatjuk, például az egyes lemezeken átvezetõ áramlási nyílásokat hosszirányban is pozicionálhatjuk egymáshoz képest, ahelyett, hogy átmérõsen helyezzük el, vagy egy közvetett U alakú áramlási útvonalat kényszerítõ gáttal elválasztva egymás mellett is elhelyezhetjük. A turbulens áramlást elõidézõ 22 lemezek a hõcserélõ egyik végétõl a másik végéig nyúlhatnak, vagy akár az áramlási nyílások elõtt véget érhetnek. Egyes kiviteli alakoknál integrált módon kialakított bordákat vagy horpadásokat használhatunk a 16, 18 lemezeken a turbulens áramlást elõidézõ 22 lemezek helyén az áramlás okozása és szerkezeti megtámasztása céljából, és egyes kiviteli alakoknál az áramlási csatornák némelyikénél vagy mindegyikénél a turbulens áramlást elõidézõ 22 lemezeket teljes egészében elhagyhatjuk. Jóllehet a hõcserélõt a korábbiakban két hõszállító közeg kezelése tekintetébõl írtuk le, könnyen belátható, hogy kettõnél több közeget is be tudunk fogadni, egyszerûen, a leírt struktúrák beültetésével vagy bõvítésével, az eddigiekben leírtakhoz hasonló elvek alapján. Egyes kiviteli alakoknál az erõsítõlemezre mindaddig nincs szükség, amíg a 12 véglemez elég vastag vagy más módon kellõen alkalmassá van téve arra, hogy a rá ható bármely nyomásnak ellenálljon. Egyes kiviteli alakoknál a 14 erõsítõlemez homorúan vagy bordázottan készíthetõ, vagy bordázott spirálokkal is kialakítható.
1
HU 003 621 T2
Jóllehet a fent leírt hõcserélõ kiviteli alakjai több edény típusú 16, 18 lemezbõl álló magköteget foglalnak magukban egy utolsó, megfordított edény típusú 12 véglemezzel, egyes kiviteli alakoknál a fordított edény alakú 12 véglemezt 14 erõsítõlemezzel vagy anélkül és turbulens áramlást elõidézõ 22 lemezekkel vagy azok nélkül használhatjuk, kombinálva egy egyszeri edény alakú 16 vagy 18 lemezzel (mely esetben az edény alakú 16 vagy 18 lemeznek nem kell kiemelkedõ kidudorodásokat tartalmaznia azokban kialakított nyílásokkal). Ilyen konfigurációt használhatunk például a 12 véglemez és a szomszédos egyedüli edény típusú 16 vagy 18 lemez közötti egyetlen összezárt közegáramlási csatornával rendelkezõ alacsony profilú hõcserélõ esetén. Mint szakember számára az eddig leírtak alapján nyilvánvaló, számos változat és módosítás lehetséges a gyakorlatban a találmányt illetõen, anélkül, hogy annak oltalmi körétõl eltérnénk. Ennek megfelelõen a találmány oltalmi körét az alábbi igénypontokkal megfogalmazott találmányi lényeggel összhangban fogalmazzuk meg.
SZABADALMI IGÉNYPONTOK 1. Hõcserélõ, amely tartalmaz: egy központi sík részt (54) és egy abból kinyúló kerületi peremet (70) tartalmazó elsõ hõcserélõ lemezt (16), és egy központi sík részt (72) és egy abból kinyúló kerületi peremet (74) tartalmazó véglemezt (12), azzal jellemezve, hogy a véglemez (12) kerületi pereme (74) ellentétes irányba nyúlik, mint az elsõ hõcserélõ lemez (16) kerületi pereme (70) és abban tömítetten be van ágyazva, továbbá az elsõ hõcserélõ és véglemez (16, 12) központi sík részei (54, 74) között közegcsatorna (30) helyezkedik el; és hogy a sík erõsítõlemez (14) a véglemez (12) egy belsõ felületéhez van rögzítve. 2. Az 1. igénypont szerinti hõcserélõ, azzal jellemezve, hogy tartalmaz: további hõcserélõ lemezeket (16, 18), melyek mindegyikének egy központi sík része (54, 32) és abból kinyúló kerületi pereme (70, 34) van, és amely egymással szomszédosan van elrendezve és az elsõ hõcserélõ lemezzel (16), hogy beágyazott hõcserélõ lemezköteget alkosson, az elsõ hõcserélõ lemez (17) a köteg egyik végén van elhelyezve, a hõcserélõ lemezek (16, 18) között elsõ, illetve második közeg számára több elsõ, illetve második közegáramlási csatorna (26, 28) van kialakítva; a kötegben kialakított elsõ és második közegkamra (88, 90) összeköttetésben áll az elsõ, illetve második közegcsatornával (26, 28), az elsõ és második közegkamrák (88, 90) egyike összeköttetésben áll az elsõ hõcserélõ és a véglemez (16, 12) központi sík része (32, 72) között elhelyezkedõ közegcsatornával (30). 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti hõcserélõ, ahol az elsõ hõcserélõ és véglemez (16, 12) központi sík ré-
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60 6
2
sze (54, 72) között elhelyezkedõ közegcsatorna (30) a sík erõsítõlemez (14) és az elsõ hõcserélõ lemez (16) központi sík része (54) között van elhelyezve. 4. Az 1–3. igénypontok bármelyike szerinti hõcserélõ, azzal jellemezve, hogy az erõsítõlemez (14) lényegében a véglemez központi sík részének (72) teljes belsõ felületét lefedi. 5. Az 1–4. igénypontok bármelyike szerinti hõcserélõ, azzal jellemezve, hogy a véglemez központi sík részében (72) egy hibavizsgáló nyílás (76) van kiképezve, olyan helyen, hogy az erõsítõlemez (14) tömítetten lefedi a hibavizsgáló nyílás belsõ oldalát, a hibavizsgáló nyílás (76) lehetõvé teszi annak nyugtázását, hogy az erõsítõlemez (14) jelen van. 6. Az 5. igénypont szerinti hõcserélõ, azzal jellemezve, hogy a hibavizsgáló nyílás (76) megfelelõ módon méretezett ahhoz, hogy lehetõvé tegye annak szemmel történõ nyugtázását, hogy az erõsítõlemez (14) jelen van. 7. Az 5. igénypont szerinti hõcserélõ, azzal jellemezve, hogy a hibavizsgáló nyílás (76) megfelelõen méretezett ahhoz, hogy lehetõvé tegye rajta keresztül egy vizsgálóközeg átjutását a közegcsatornából (30) az elsõ hõcserélõ lemez (16) és a véglemez (12) között, ha az erõsítõlemez (14) hiányzik. 8. Az 1–7. igénypontok bármelyike szerinti hõcserélõ, azzal jellemezve, hogy az erõsítõlemez (14) vastagabb, mint a véglemez központi sík része (72). 9. Az 1–8. igénypontok bármelyike szerinti hõcserélõ, azzal jellemezve, hogy a véglemez kerületi pereme (74) a véglemez központi sík részének (72) egy belsõ felületétõl olyan távolságra nyúlik ki, amely lényegében egyenlõ a sík erõsítõlemez (14) vastagságával. 10. A 2. igénypont szerinti hõcserélõ, azzal jellemezve, hogy áramlásfokozó eszköze (22) van az áramlási csatornák legalább némelyikében elhelyezve az azokon keresztüli közegáramlás elõsegítésére. 11. Az 1–10. igénypontok bármelyike szerinti hõcserélõ, ahol a véglemez (12) kerületi peremének (74) külsõ felülete átlapolja az elsõ hõcserélõ lemez (16) kerületi peremének (34) belsõ felületét, és az egymást átlapoló felületek tömítetten össze vannak kötve egymással. 12. A 2. igénypont szerinti hõcserélõ, ahol minden egyes elsõ és további hõcserélõ lemez (16, 18) sík központi részeinek (54, 32) egymástól távközzel elrendezett részein keresztül közegbeömlési és közegkiömlési járatok (36, 68, 58, 60) vannak kialakítva, az elsõ és a további hõcserélõ lemezeknek (16, 18) elsõ és második, egymástól elválasztottan elhelyezkedõ kidudorodásai (40, 42, 60, 64) vannak, amelyek a sík központi rész (54, 32) felületétõl ugyanabba az irányba nyúlnak, mint az elsõ hõcserélõ lemez (16) kerületi pereme, és mindegyik kidudorodásnak (40, 42, 60, 64) egy áramlási nyílást körülvevõ sík tartófelülete (46) van, az elsõ és további hõcserélõ lemezek (16, 18) úgy vannak elrendezve, hogy az egyes hõcserélõ lemezekben az elsõ kidudorodáson keresztülmenõ áramlási nyílás egybeesik egy vele szomszédos hõcserélõ lemezben lévõ közegbeömlési járattal, ahol az elsõ kidu-
1
HU 003 621 T2
dorodás sík támasztófelülete (46) tömítetten kapcsolódik a vele szomszédos hõcserélõ lemezhez a beömlési járat körül, és az egyes hõcserélõ lemezekben lévõ második kidudorodáson átmenõ áramlási nyílás egybeesik a szomszédos hõcserélõ lemezben lévõ közegkiömlési járattal, ahol a második kidudorodás sík tartófelülete tömítetten össze van kötve a szomszédos hõcserélõ lemezzel a közegkiömlési járat körül, az egymáshoz kiigazított áramlási nyílások és járatok elsõ beömlési és kiömlési áramlási kamrát alkotnak az elsõ közeg belépéséhez, illetve kilépéséhez, a közegcsatornák (26) az elsõ közeg számára, és második beömlési és második kiömlési áramlási kamrák a második közeg
2
belépéséhez, illetve kilépéséhez, a közegcsatornák (28) a második közeg számára, az elsõ és a második közeg csatornái a teljes kötegen keresztül váltakoznak. 13. A 12. igénypont szerinti hõcserélõ, amely továb5 bá tartalmaz a kötegben lévõ egyik hõcserélõ lemezhez (16, 18) kapcsolt alaplemezt (20) a hõcserélõ tartófelületen való felszerelésére, az alaplemeznek (20) rajta átvezetõ elsõ közegbeömlési és közegkiömlési járatai, illetve második közegbeömlési és közegkiömlési já10 ratai (78, 80, 82, 84) vannak, amelyek összeköttetésben állnak a hozzá tartozó elsõ beömlési és elsõ kiömlési áramlási kamrákkal (88, 90), illetve második beömlési és második kiömlési áramlási kamrákkal (88, 90).
7
HU 003 621 T2 Int. Cl.: F28D 9/00
8
HU 003 621 T2 Int. Cl.: F28D 9/00
9
HU 003 621 T2 Int. Cl.: F28D 9/00
10
HU 003 621 T2 Int. Cl.: F28D 9/00
11
Kiadja a Magyar Szabadalmi Hivatal, Budapest Felelõs vezetõ: Törõcsik Zsuzsanna Windor Bt., Budapest
