PL243377B1

PL243377B1 - Heat exchanger assembly

Info

Publication number: PL243377B1
Application number: PL438256A
Authority: PL
Inventors: Marek Borawski
Original assignee: Borawski Marek Bilab
Priority date: 2021-06-28
Filing date: 2021-06-28
Publication date: 2023-08-14
Also published as: EP4113045A1; EP4113045B1; PL438256A1; EP4113045C0

Abstract

Zgłoszenie dotyczy zespołu wymiennika ciepła, do umieszczenia w płynie, zawierającego układ płaszczy (3), gdzie płaszcze (3) są ze sobą połączone płynowo i zamknięte na swych końcach, tworząc wspólnie komorę wymiany ciepła, zaś pomiędzy płaszczami znajdują się przestrzenie (3a) otwarte na ich końcach, przez które może swobodnie przepływać płyn, w którym wymiennik jest umieszczony, przy czym zespół zaopatrzony jest w środki doprowadzające (6, 7), do doprowadzania innego płynu do płaszczy (3), i w środki odprowadzające (8, 9, 10), do odprowadzania tego płynu z płaszczy (3). Zespół wymiennika charakteryzuje się tym, że zawiera centralny wał (11) obrotowo podparty na końcach, cylindryczną komorę (1) otaczającą wał (11), przy czym ta cylindryczna komora (1) jest trwale i hermetycznie zabudowana na wale (11) i obrotowa wraz z wałem (11), oraz wypełniona powietrzem, a także środki napędowe (100) do poruszania zespołem wymiennika, przy czym układ płaszczy (3) otacza cylindryczną komorę (1) i jest trwale zamocowany wokół niej i obrotowy wraz z wałem (11) i cylindryczną komorą (1), a ponadto wał (11), cylindryczna komora (1) i układ płaszczy (3) rozmieszczone są współśrodkowo.The application concerns a heat exchanger assembly to be placed in a fluid, comprising a system of jackets (3), where the jackets (3) are fluidly connected to each other and closed at their ends, together forming a heat exchange chamber, and between the jackets there are open spaces (3a). at their ends, through which the fluid in which the exchanger is placed can flow freely, the assembly being provided with supply means (6, 7), for supplying another fluid to the jackets (3), and with discharge means (8, 9, 10 ), to drain this fluid from the jackets (3). The exchanger assembly is characterized by the fact that it contains a central shaft (11) rotatably supported at the ends, a cylindrical chamber (1) surrounding the shaft (11), and this cylindrical chamber (1) is permanently and hermetically built on the shaft (11) and rotates with with a shaft (11), and filled with air, and driving means (100) for moving the exchanger unit, the system of jackets (3) surrounding the cylindrical chamber (1) and being permanently mounted around it and rotating together with the shaft (11) and cylindrical chamber (1), and also the shaft (11), the cylindrical chamber (1) and the system of jackets (3) are arranged concentrically.

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest zespół wymiennika ciepła, do umieszczenia w płynie, zawierający układ płaszczy, gdzie płaszcze są ze sobą połączone płynowo i zamknięte na swych końcach, tworząc wspólnie komorę wymiany ciepła, zaś pomiędzy płaszczami znajdują się przestrzenie otwarte na ich końcach, przez które może swobodnie przepływać płyn, w którym wymiennik jest umieszczony, przy czym zespół zaopatrzony jest w środki doprowadzające do doprowadzania innego płynu do płaszczy, i w środki odprowadzające do odprowadzania tego płynu z płaszczy.The subject of the invention is a heat exchanger assembly, to be placed in a fluid, comprising a system of jackets, where the jackets are fluidly connected and closed at their ends, together forming a heat exchange chamber, and between the jackets there are spaces open at their ends, through which a fluid flow in which the exchanger is located, the assembly being provided with delivery means for supplying another fluid to the shells and discharge means for draining that fluid from the shells.

Ze stanu techniki znane są różnego rodzaju wymienniki ciepła o konstrukcji płaszczowej, płaszczowo-rurowej i innych. Wymienniki płaszczowe, w których płaszcze są ze sobą połączone płynowo i zamknięte na swych końcach, zaś pomiędzy płaszczami znajdują się przestrzenie. W płaszczach, wspólnie tworzących komorę wymiany ciepła, przepływa pierwszy płyn, zaś w przestrzeniach pomiędzy nimi przepływa drugi płyn. Poprzez ten układ jeden płyn oddaje ciepło drugiemu płynowi. Problem w wymianie ciepła polega na tym, że płyn po obu stronach blachy tworzącej płaszcze tworzy warstwę przyścienną. Ta warstwa stanowi barierę dla sprawnej wymiany ciepła. W związku z powyższym takie wymienniki często są wprowadzane w ruch, np. ruch obrotowy wokół ich osi albo w drgania, celem wspomagania ruchu płynów i wymiany ciepła oraz zapobiegania gromadzenia się osadów na ściankach wymiennika. Poprzez ruch wymiennika powoduje się „odklejanie” warstwy przyściennej, co powoduje oczyszczanie wymiennika.From the state of the art, various types of heat exchangers with shell, shell-and-tube and other structures are known. Shell exchangers in which the shells are fluidly connected and closed at their ends, and there are spaces between the shells. The first fluid flows in the jackets, jointly forming the heat exchange chamber, and the second fluid flows in the spaces between them. Through this arrangement, one fluid gives off heat to the other fluid. The problem with heat transfer is that the fluid on both sides of the cladding sheet forms a boundary layer. This layer is a barrier to efficient heat exchange. Accordingly, such exchangers are often made to move, e.g., to rotate around their axis or to vibrate, to promote fluid movement and heat transfer and to prevent deposits from accumulating on the exchanger walls. The movement of the exchanger causes the "unsticking" of the boundary layer, which cleans the exchanger.

W dokumencie GB656647A ujawniono wymiennik obrotowy, osadzony na wale. Obracanie ma na celu wspomaganie przepływu płynu przez wymiennik i wymianę ciepła. Przez obudowę wymiennika przebiega zamknięty cylindryczny rdzeń, na którym osadzony jest spiralny kanał oddzielający dwie komory wymiany, przy czym obie komory znajdują się po zewnętrznej stronie rdzenia. Końce wału obrotowego są puste w środku, poprzez nie do wymiennika doprowadza się i wyprowadza płyn do jednego z kanałów, zaś drugi płyn wprowadza się i wyprowadza przez króćce w obudowie.GB656647A discloses a rotary exchanger mounted on a shaft. The rotation is to promote fluid flow through the heat exchanger and heat exchange. A closed cylindrical core runs through the exchanger housing, on which a spiral channel is mounted, separating the two exchange chambers, with both chambers located on the outer side of the core. The ends of the rotating shaft are hollow, through them fluid is supplied to the exchanger and discharged to one of the channels, and the other fluid is introduced and discharged through stubs in the housing.

W dokumencie JPS54114851A opisano wymiennik obrotowy, osadzony na wale. Wał jest pusty w środku i ma na celu doprowadzanie medium do niektórych komór wymiennika.The document JPS54114851A describes a rotary heat exchanger mounted on a shaft. The shaft is hollow inside and is designed to supply the medium to some of the exchanger chambers.

Dokument GB1239320A ujawnia wymiennik płaszczowy z przebiegającym przez niego obrotowym, pustym w środku wałem. Obraca się jedynie wał, do wału zaś przymocowany jest element spiralny do przemieszczania materiału w komorze przylegającej do wału, oraz elementy zdrapujące do czyszczenia zewnętrznej ściany tej komory z krystalizującego materiału. Pusty w środku wał umożliwia ciśnieniowe sterowanie dociskiem elementów zdrapujących.GB1239320A discloses a shell exchanger with a rotating hollow shaft extending therethrough. Only the shaft rotates, and a spiral element is attached to the shaft for moving material in the chamber adjacent to the shaft, and scraper elements for cleaning the outer wall of this chamber from crystallizing material. The hollow shaft enables pressure control of the pressure of the scraping elements.

Dokument US3621506A ujawnia podobne rozwiązanie, również z pustym w środku, obrotowym wałem, do którego zamocowane są elementy zdrapujące.Document US3621506A discloses a similar solution, also with a hollow rotating shaft to which scraper elements are attached.

W dokumencie US3835922A opisano rozwiązanie, w którym na obrotowym wale zamocowany jest cylindryczny rotor otaczający wał (cylindryczna, pusta w środku komora, spłaszczona w niektórych miejscach). Na rotorze zamocowane są elementy zdrapujące, podobnie jak w poprzednich dwóch dokumentach. Duża średnica rotora ma na celu uzyskanie większych prędkości elementów zdrapujących.Document US3835922A describes a solution in which a cylindrical rotor surrounding the shaft is mounted on a rotating shaft (cylindrical, hollow chamber, flattened in some places). Scratching elements are attached to the rotor, as in the previous two documents. The large diameter of the rotor is intended to achieve higher speeds of the scraping elements.

Niniejszy wynalazek ma na celu zwiększenie efektywności istniejących urządzeń, tj.:The present invention aims to increase the efficiency of existing devices, i.e.:

- dodatkowe wspomaganie przepływu płynu, co powoduje lepszą wymianę ciepła oraz efektywniejsze czyszczenie powierzchni wymiennika,- additional support for fluid flow, which results in better heat exchange and more effective cleaning of the exchanger surface,

- zmniejszenie obciążenia łożysk w rozwiązaniach opartych na wale, a poprzez to zwiększenie trwałości tych rozwiązań,- reducing the load on the bearings in shaft-based solutions, and thus increasing the durability of these solutions,

- usztywnienie konstrukcji, co także poprawia jej efektywność i trwałość.- stiffening the structure, which also improves its efficiency and durability.

Wynalazek dotyczy zespołu wymiennika ciepła, do umieszczenia w płynie. Zespół wymiennika zawiera układ płaszczy, gdzie płaszcze są ze sobą połączone płynowo i zamknięte na swych końcach, tworząc wspólnie komorę wymiany ciepła. Pomiędzy płaszczami znajdują się przestrzenie otwarte na ich końcach, przez które może swobodnie przepływać płyn, w którym wymiennik jest umieszczony. Zespół zaopatrzony jest w środki doprowadzające, do doprowadzania innego płynu do płaszczy, i w środki odprowadzające, do odprowadzania tego płynu z płaszczy.The invention relates to a heat exchanger assembly to be placed in a fluid. The exchanger assembly includes a system of jackets, where the jackets are fluidly connected and closed at their ends, together forming a heat exchange chamber. Between the shells there are spaces open at their ends, through which the fluid in which the exchanger is located can flow freely. The assembly is provided with supply means for supplying another fluid to the jackets and discharge means for draining this fluid from the jackets.

Według wynalazku zespół wymiennika ciepła zawiera:According to the invention, the heat exchanger unit comprises:

- centralny wał obrotowo podparty na końcach,- central shaft rotatably supported at the ends,

- cylindryczną komorę otaczającą wał, przy czym ta cylindryczna komora jest trwale i hermetycznie zabudowana na wale i obrotowa wraz z wałem oraz wypełniona powietrzem, a także- a cylindrical chamber surrounding the shaft, the cylindrical chamber being permanently and hermetically built on the shaft and rotating with the shaft and filled with air, and

- środki napędowe do poruszania zespołem wymiennika, przy czym układ płaszczy otacza cylindryczną komorę i jest trwale zamocowany wokół niej i obrotowy wraz z wałem i cylindryczną komorą, a ponadto wał, cylindryczna komora i układ płaszczy rozmieszczone są współśrodkowo.- drive means for moving the exchanger assembly, the jacket arrangement surrounding the cylindrical chamber and being fixedly fixed and rotatable around it with the shaft and the cylindrical chamber, furthermore the shaft, the cylindrical chamber and the jacket arrangement are arranged concentrically.

Korzystnie zespół wymiennika zawiera jeden, dwa albo trzy płaszcze.Preferably, the exchanger unit comprises one, two or three shells.

Także korzystnie, płaszcze połączone są płynowo parami, przy czym każda z par tworzy komorę wymiany ciepła.Also preferably, the jackets are fluidly connected in pairs, each pair forming a heat exchange chamber.

Jest też dobrze, jeśli płaszcze połączone są ażurowymi grodziami.It is also good if the coats are connected with openwork bulkheads.

Dobrze jest również, jeśli płaszcze zamknięte są na końcach pierścieniowymi deklami.It is also good if the coats are closed at the ends with ring lids.

Jest korzystnie, gdy cylindryczna komora na swych końcach posiada kolektory połączone z układem płaszczy za pośrednictwem promieniście rozstawionych rur zasilających. W korzystnej postaci rur zasilających jest sześć.It is advantageous when the cylindrical chamber at its ends has collectors connected to the system of jackets through radially spaced supply pipes. In a preferred embodiment, there are six feed tubes.

Dobrze jest, jeśli układ płaszczy jest zamocowany wokół cylindrycznej komory za pomocą promieniowych łączników. Korzystnie są cztery takie łączniki.Preferably, the jacket assembly is secured around the cylindrical chamber by means of radial fasteners. Preferably there are four such linkers.

Jest również korzystnie, jeśli środki doprowadzające zawierają króciec doprowadzający, przewód główny doprowadzający oraz przewody rozprowadzające.It is also preferred that the delivery means comprises a delivery stub, a main delivery conduit and distribution conduits.

Jest także dobrze, gdy środki odprowadzające zawierają przewody zbiorcze, przewód główny odprowadzający oraz króciec odprowadzający.It is also convenient for the discharge means to include collection pipes, a discharge main pipe and a discharge stub.

Korzystnie jest też, gdy środki napędowe stanowią silnik elektryczny poruszający wałem wahliwie. Dobrze jest, jeśli ten ruch odbywa się w zakresie ±15° w okresie wynoszącym około 1 s.It is also advantageous if the driving means is an electric motor which moves the shaft in a pivoting manner. Ideally, this movement is within ±15° over a period of about 1 s.

Równie korzystnie jest, gdy środki napędowe stanowią silnik wibracyjny. Korzystnie jest, jeśli silnik wibracyjny jest przystosowany do poruszania wymiennikiem względem osi wału z częstotliwością około 17 Hz i amplitudą około 2 mm. Jest lepiej, jeśli zespół wymiennika jest wyposażony w stelaż z płytą montażową, na której zamocowany jest silnik wibracyjny.It is equally preferred that the driving means is a vibrating motor. Preferably, the vibrating motor is adapted to move the exchanger relative to the shaft axis with a frequency of about 17 Hz and an amplitude of about 2 mm. It is better if the exchanger unit is equipped with a frame with a mounting plate on which the vibrating motor is fixed.

Przedmiot wynalazku został przedstawiony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia widok perspektywiczny jednego przykładu wykonania wynalazku, w którym zespół wymiennika umieszczony jest w wannie, fig. 2 przedstawia widok perspektywiczny wanny z zespołem według tego przykładu wykonania w przekroju podłużnym, fig. 3 przedstawia widok perspektywiczny zespołu wymiennika w tym przykładzie wykonania, fig. 4 przedstawia przekrój poprzeczny zespołu wymiennika w tym przykładzie wykonania, fig. 5 przedstawia przekrój podłużny zespołu wymiennika w tym przykładzie wykonania, fig. 6 przedstawia widok perspektywiczny jeszcze jednego przykładu wykonania wynalazku, w którym zespół wymiennika umieszczony jest w wannie, fig. 7 przedstawia widok perspektywiczny wanny z zespołem wymiennika według tego przykładu wykonania w przekroju podłużnym, fig. 8 przedstawia schematycznie w widoku osiowym sposób poruszania się wymiennika w tym przykładzie wykonania, fig. 9 przedstawia widok perspektywiczny zespołu wymiennika w tym przykładzie wykonania, fig. 10 przedstawia przekrój poprzeczny wymiennika w tym przykładzie wykonania.The subject of the invention is shown in the examples of embodiment in the drawing, in which Fig. 1 shows a perspective view of one embodiment of the invention, in which the exchanger assembly is placed in the tub, Fig. 2 shows a perspective view of the tub with the assembly according to this embodiment in a longitudinal section, Fig. Fig. 3 is a perspective view of the exchanger assembly in this embodiment, Fig. 4 is a cross-sectional view of the exchanger assembly in this embodiment, Fig. 5 is a longitudinal section of the exchanger assembly in this embodiment, Fig. 6 is a perspective view of yet another embodiment of the invention. in which the exchanger unit is placed in the tub, Fig. 7 shows a perspective view of the tub with the exchanger unit according to this embodiment in a longitudinal section, Fig. 8 shows a schematic axial view of how the exchanger moves in this embodiment, Fig. 9 shows a perspective view of the exchanger assembly in this embodiment, Fig. 10 shows a cross section of the exchanger in this embodiment.

Na figurach przedstawiono przykłady wykonania wynalazku, przy czym dla wszystkich przykładów wykonania wspólnym jest to, że wynalazek stanowi zespół wymiennika ciepła, do umieszczenia w płynie. Zespół wymiennika ciepła zawiera układ płaszczy 3, przy czym płaszcze 3 są ze sobą połączone płynowo i zamknięte na swych końcach, tworząc wspólnie komorę wymiany ciepła. Pomiędzy płaszczami znajdują się przestrzenie 3a otwarte na ich końcach, przez które może swobodnie przepływać płyn, w którym wymiennik jest umieszczony. Powyższe cechy są najlepiej widoczne na fig. 2, 4, 7, 10. Na fig. 1 ponadto widać, iż wymiennik umieszczony jest w wannie (W), tj. zanurzony w płynie, którym mogą być np. ścieki.Embodiments of the invention are shown in the figures, and what is common to all embodiments is that the invention is a heat exchanger unit to be placed in a fluid. The heat exchanger assembly comprises a system of jackets 3, where the jackets 3 are fluidly connected and closed at their ends, jointly forming a heat exchange chamber. Between the jackets there are spaces 3a open at their ends, through which the fluid in which the exchanger is located can flow freely. The above features are best visible in fig. 2, 4, 7, 10. Fig. 1 also shows that the heat exchanger is placed in the tank (W), i.e. immersed in a liquid, which can be, for example, sewage.

Jak widać na fig. 3, 9 (oraz częściowo na innych figurach), zespół zaopatrzony jest w środki doprowadzające 6, 7, 10a, do doprowadzania innego płynu do płaszczy 3, i w środki odprowadzające 8, 9, 10, do odprowadzania tego płynu z płaszczy 3.As can be seen in Figs. 3, 9 (and partly in other figures), the assembly is provided with supply means 6, 7, 10a for supplying another fluid to the jackets 3 and with discharge means 8, 9, 10 for draining this fluid from coats 3.

Wynalazek charakteryzuje się tym, że zawieraThe invention is characterized in that it comprises

- centralny wał 11 obrotowo podparty na końcach (widoczny na fig. 2, 3, 5, 7, 9, 11),- central shaft 11 rotatably supported at the ends (shown in fig. 2, 3, 5, 7, 9, 11),

- cylindryczną komorę 1 otaczającą wał 11 (zob. fig. 2, 4, 5, 7, 11), przy czym ta cylindryczna komora 1 jest trwale i hermetycznie zabudowana na wale 11 i obrotowa wraz z wałem 11, oraz wypełniona powietrzem, a także- a cylindrical chamber 1 surrounding the shaft 11 (see fig. 2, 4, 5, 7, 11), this cylindrical chamber 1 being permanently and hermetically built on the shaft 11 and rotating together with the shaft 11, and filled with air, and

- środki napędowe 100 do poruszania zespołem wymiennika, widoczne najlepiej na fig. 1, 2,- drive means 100 for moving the exchanger unit, best seen in Figs. 1, 2,

6, 7, 8).6, 7, 8).

Układ płaszczy 3 otacza cylindryczną komorę 1 i jest trwale zamocowany wokół niej i obrotowy wraz z wałem 11 i cylindryczną komorą 1, a ponadto wał 11, cylindryczna komora 1 i układ płaszczy 3 rozmieszczone są współśrodkowo.The jacket system 3 surrounds the cylindrical chamber 1 and is fixedly fixed around it and rotates together with the shaft 11 and the cylindrical chamber 1, and furthermore the shaft 11, the cylindrical chamber 1 and the jacket system 3 are arranged concentrically.

Zespół wymiennika może zawierać jeden lub większą liczbę płaszczy 3, przy czym najkorzystniejszą liczbą płaszczy 3 jest jeden, dwa albo trzy. Na fig. 1-5 przedstawiono przykład wykonania z trzema płaszczami 3 (jedna z korzystnych postaci zespołu wymiennika w wariancie z silnikiem poruszającym wałem wahliwie), zaś na fig. 6-10 widać przykład z tylko jednym płaszczem 3 (korzystna postać zespołu wymiennika w wariancie z silnikiem wibracyjnym). W korzystnej postaci płaszcze 3 połączone są ażurowymi grodziami 4, jak jest to widoczne w przykładzie wykonania przedstawionym m.in. na fig. 2, i - równie korzystnie - zamknięte są na końcach pierścieniowymi deklami 5 (fig. 3).The exchanger assembly may include one or more jackets 3, with the most preferred number of jackets 3 being one, two or three. Figures 1-5 show an embodiment with three shells 3 (one of the preferred embodiments of the exchanger unit in the variant with a motor that swings the shaft), and Figures 6-10 show an example with only one shell 3 (the preferred embodiment of the exchanger assembly in the variant with a vibrating motor). In the preferred form, the shells 3 are connected by openwork bulkheads 4, as it is visible in the embodiment presented, among others, in in Fig. 2, and - equally preferably - are closed at their ends by ring lids 5 (Fig. 3).

W pewnym przykładzie wykonania cylindryczna komora 1 na swych końcach posiada kolektory 2a połączone z układem płaszczy 3 za pośrednictwem promieniście rozstawionych rur zasilających 7, korzystnie rur zasilających 7 jest sześć (fig. 3).In a certain embodiment, the cylindrical chamber 1 has at its ends collectors 2a connected to the jacket system 3 via radially spaced supply pipes 7, preferably there are six supply pipes 7 (fig. 3).

W pewnym przykładzie wykonania układ płaszczy 3 jest zamocowany wokół cylindrycznej komory 1 za pomocą promieniowych łączników 2, korzystnie czterech (fig. 3, 4).In one embodiment, the jacket assembly 3 is fixed around the cylindrical chamber 1 by means of radial fasteners 2, preferably four (fig. 3, 4).

W jednym przykładzie wykonania, pokazanym m.in. na fig. 7, środki doprowadzające 6, 7, 10a zawierają króciec doprowadzający 10a, przewód główny doprowadzający 6 oraz przewody rozprowadzające 7.In one embodiment, shown in in Fig. 7, the delivery means 6, 7, 10a include a delivery stub 10a, a main delivery line 6 and distribution lines 7.

W pewnym przykładzie wykonania, pokazanym m.in. na fig. 2, środki odprowadzające 8, 9, 10 zawierają przewody zbiorcze 8, przewód główny odprowadzający 9 oraz króciec odprowadzający 10.In one embodiment, shown in in Fig. 2, the discharge means 8, 9, 10 include manifolds 8, a discharge main duct 9 and a discharge port 10.

W przykładzie wykonania pokazanym na fig. 1-5 środki napędowe 100 stanowią silnik elektryczny poruszający wałem 11 wahliwie. Korzystnie, silnik elektryczny 11 jest przystosowany do poruszania wałem 11 wahliwie w zakresie ±15° w okresie wynoszącym około 1 s.In the embodiment shown in Figs. 1-5, the drive means 100 comprises an electric motor to swing the shaft 11. Preferably, the electric motor 11 is adapted to move the shaft 11 oscillating within a range of ±15° in a period of about 1 s.

W przykładzie wykonania pokazanym na fig. 6-10 środki napędowe 100 stanowią silnik wibracyjny. Korzystnie, silnik wibracyjny 100 jest przystosowany do poruszania wymiennikiem względem osi wału 11 z częstotliwością około 17 Hz i amplitudą około 2 mm (Au); na fig. 10 wskazano strzałką kierunek drgań. W tym przykładzie wykonania dobrze jest, jeśli zespół wymiennika jest wyposażony w stelaż 101 z płytą montażową 102, na której zamocowany jest silnik wibracyjny 100.In the embodiment shown in Figs. 6-10, the drive means 100 is a vibrating motor. Preferably, the vibrating motor 100 is adapted to move the exchanger relative to the axis of the shaft 11 at a frequency of about 17 Hz and an amplitude of about 2 mm (Au); in Fig. 10 the direction of vibration is indicated by an arrow. In this embodiment, the exchanger unit is preferably provided with a rack 101 with a mounting plate 102 on which the vibration motor 100 is mounted.

Zespół wymiennika, do zastosowania np. w pralni, można zainstalować w komorze (wannie) W, która stanowi jednocześnie konstrukcję wsporczą dla zespołu wymiennika i układu napędowego zawierającego silnik 100, oraz zbiornik dla znajdującego się w niej płynu, np. wody ściekowej, od którego odbierane jest ciepło. Szkielet wanny może stanowić rama spawana z profili stalowych, przy czym w górnej części ramy może być zainstalowany zbiornik Z (zaznaczony na fig. 1), stanowiący wstępny bufor wody ściekowej, do którego trafia przefiltrowana woda pochodząca z pralni. Woda ta dostaje się grawitacyjnie do wanny przez przewody rurowe (nie pokazano). Całość może być wyposażona np. w środki zapobiegające przelewaniu. Silnik 100, w przykładzie wykonania z silnikiem 100 poruszającym wałem wahliwie, może być zamocowany na krótszej, bocznej ścianie wanny W, co widać na fig. 1-2. W przykładzie wykonania z silnikiem wibracyjnym 100, może on być zamocowany nad zespołem wymiennika, np. za pośrednictwem stelażu 101 z płytą montażową 102, co jest dobrze widoczne na fig. 6-8.An exchanger assembly, for use in e.g. a laundry room, can be installed in a chamber (bath) W, which is also a support structure for the exchanger assembly and a drive system comprising a motor 100, and a tank for the fluid contained therein, e.g. heat is received. The frame of the bathtub can be made of a welded frame made of steel profiles, and a tank Z (marked in Fig. 1) can be installed in the upper part of the frame, which is the initial sewage water buffer, to which filtered water from the laundry goes. This water enters the tub by gravity through piping (not shown). The whole can be equipped with e.g. anti-overflow measures. The motor 100, in an embodiment with the motor 100 oscillating the shaft, may be mounted on the short side wall of the tub W, as shown in Figs. 1-2. In the embodiment with the vibrator motor 100, it may be mounted above the exchanger assembly, e.g., via a rack 101 with a mounting plate 102, as can be clearly seen in Figs. 6-8.

Jak wspomniano wcześniej, poruszając wymiennikiem uzyskuje się „odklejanie” warstwy przyściennej, która stanowi przeszkodę dla sprawnej wymiany ciepła. Oczyszczanie wymiennika następuje w wyniku jego ruchu. W przedmiotowym wynalazku osadzona na wale cylindryczna komora wypełniona powietrzem, poruszająca się wraz z wałem, wykonuje ruch względem płynu w wymienniku, jej celem jest kierowanie strugi płynu równolegle do osi tej komory.As mentioned earlier, by moving the exchanger, the boundary layer is "peeled off", which is an obstacle to efficient heat exchange. The cleaning of the exchanger takes place as a result of its movement. In the present invention, a cylindrical chamber filled with air mounted on the shaft, moving along with the shaft, moves relative to the fluid in the exchanger, its purpose is to direct the fluid stream parallel to the axis of this chamber.

Gdyby wymiennik się obracał, jak to jest w znanych rozwiązaniach, wówczas od tarcia między ściankami wymiennika a płynem (np. ściekiem) tworzy się siła napędowa podobna do takiej, jak występuje w mikserze i płyn krąży razem z komorą wymiennika. Jest to zjawisko niekorzystne gdyż siłą napędową wymiany ciepła jest względna różnica prędkości (wpływa to na wielkość współczynnika alfa istotnego z punktu wymiany ciepła). Poziomy ruch ścieku wynika z faktu zasilania zasobnika (np. wanny), w którym znajduje się wymiennik z jednej strony i odpływem z drugiej strony. Wszystkie elementy są w układzie poziomym, dlatego ruch płynu również odbywa się poziomo. Pojemnik dodatkowo posiada przegrodę w której są otwory aby wymusić ruch ścieku w sposób zamierzony. Płyn nie może płynąć inaczej niż geometria wymiennika ciepła. Element pracuje pod ciśnieniem dlatego, w przypadku niniejszego wynalazku, komora otaczająca wał „ściąga” dużą część z nacisku, co jest istotne z punktu widzenia odzyskiwania energii (ciepła). Materiał obudowy to najczęściej stal nierdzewna, która nie jest zbyt dobrym materiałem na wymiennik ciepła. Ma słabe lambda - wskaźnik odpowiedzialny za przewodzenie. Można to poprawić zwiększając powierzchnię wymiany ciepła - dodając do tego grubość blachy (zagrożenie ciśnienie wody), ale przez to otrzymujemy dużą masę. Dlatego w niniejszym wynalazku centralna komora otaczająca wał jest istotna.If the exchanger rotates, as it is in the known solutions, then the friction between the walls of the exchanger and the fluid (e.g. sewage) creates a driving force similar to that in a mixer and the fluid circulates together with the exchanger chamber. This is an unfavorable phenomenon because the driving force for heat exchange is the relative difference in velocity (this affects the size of the alpha coefficient significant from the point of heat exchange). The horizontal movement of the sewage results from the fact that the reservoir (e.g. a bathtub) is supplied with an exchanger on one side and a drain on the other. All elements are in a horizontal arrangement, therefore the movement of the fluid also takes place horizontally. The container additionally has a partition in which there are holes to force the sewage to move in the intended way. The fluid must not flow differently from the geometry of the heat exchanger. The element works under pressure, therefore, in the case of the present invention, the chamber surrounding the shaft "removes" a large part of the pressure, which is important from the point of view of energy (heat) recovery. The housing material is usually stainless steel, which is not a very good material for a heat exchanger. It has a weak lambda - an indicator responsible for conduction. This can be improved by increasing the heat exchange surface - adding to this the thickness of the sheet (water pressure hazard), but this results in a large mass. Therefore, in the present invention, the central chamber surrounding the shaft is essential.

Sama komora również oczyszcza się pod wpływem tego ruchu. Wykorzystywana jest tutaj siła bezwładności płynu. Inną funkcją komory jest to, że dzięki jej sile wyporu miejsca podparcia (łożyska) całego wymiennika są mniej obciążone. Przy często bardzo dużej powierzchni wymiany ciepła nacisk wynikający z ciśnienia może wynosić na przykład około 1000 T. Konstrukcja musi być mocna, czyli jest konieczność zastosowanie dość grubej blachy, która sporo waży. Centralna komora na wale, w pewnych przypadkach powoduje zdjęcie nawet 300 kg z obciążenia wału, co w oczywisty sposób zmniejsza obciążenie konstrukcji.The chamber itself is also purified by this movement. The inertial force of the fluid is used here. Another function of the chamber is that thanks to its buoyancy, the support places (bearings) of the entire heat exchanger are less loaded. With the often very large heat exchange surface, the pressure resulting from the pressure can be, for example, about 1000 T. The structure must be strong, which means that it is necessary to use a fairly thick sheet that weighs a lot. The central chamber on the shaft, in some cases, removes even 300 kg from the shaft load, which obviously reduces the load on the structure.

Oczywiście wynalazek nie ogranicza się tylko do pokazanych przykładów realizacji i możliwe są różne jego modyfikacje w ramach zastrzeżeń patentowych bez odejścia od istoty wynalazku.Of course, the invention is not limited to the shown embodiments and various modifications are possible within the scope of the patent claims without departing from the essence of the invention.

Claims

A heat exchanger assembly, to be placed in a fluid, comprising a jacket system having at least one jacket (3) closed at its ends and forming a heat exchange chamber, and at least one space (3a) open at its ends through which it can flow freely a fluid in which the exchanger is placed, the number of spaces (3a) corresponding to the number of shells (3), and the spaces (3a) being arranged adjacent to the shells (3) and radially inside the shells (3), the assembly provided comprising supply means (6, 7, 10a) for supplying another fluid to the jackets (3) and discharge means (8, 9, 10) for draining this fluid from the jackets (3), characterized in that it comprises

- a central shaft (11) rotatably supported at the ends,

- a cylindrical chamber (1) surrounding the shaft (11), the cylindrical chamber (1) being permanently and hermetically built on the shaft (11) and rotating together with the shaft, and filled with air, and

- driving means (100) for moving the exchanger assembly, the jacket system surrounding the cylindrical chamber (1) and being fixedly fixed around it and rotating together with the shaft (11) and the cylindrical chamber (1), and furthermore the shaft (11), the cylindrical the chamber (1) and the jacket system (3) are arranged concentrically.

2. Exchanger unit according to claim 1, characterized in that it comprises one jacket (3).

3. The exchanger assembly according to claim A device as claimed in claim 1, characterized in that it comprises at least two jackets (3), wherein the jackets (3) are fluidly connected to each other and together form a heat exchange chamber.

4. Exchanger unit according to claim 3, characterized in that it comprises three jackets (3).

5. The exchanger assembly according to claim A device as claimed in claim 1, characterized in that it comprises an even number of jackets which are fluidly connected in pairs, each pair forming a heat exchange chamber.

6. Exchanger unit according to one of claims 1 to 3. 3-5, characterized in that the shells (3) are connected by openwork bulkheads (4).

7. The exchanger assembly according to claim 1, characterized in that the shells (3) are closed at the ends with ring lids (5).

8. The exchanger assembly according to claim 1, characterized in that the cylindrical chamber (1) at its ends has collectors (2a) connected to the jacket system via radially spaced supply pipes (7).

9. The exchanger assembly according to claim 8, characterized in that there are six supply pipes (7).

10. The exchanger assembly according to claim Characterized in that the jacket system is fixed around the cylindrical chamber (1) by means of radial connectors (2).

11. The exchanger assembly according to claim 10, characterized in that there are four radial connectors (2).

12. The exchanger assembly according to claim The supply means (6, 7, 10a) comprises a supply stub (10a), a main supply line (6) and distribution lines (7).

13. The exchanger assembly according to claim Characterized in that the discharge means (8, 9, 10) comprise collection lines (8), a discharge main line (9) and a discharge connection (10).

14. The exchanger assembly according to claim 1, characterized in that the drive means (100) are an electric motor that moves the shaft (11) in a oscillating manner.

PL 243377 B.I

15. The exchanger assembly according to claim 14, characterized in that the electric motor (11) is adapted to move the shaft (11) oscillatingly in the range of ±15° in a period of about 1 s.

16. The exchanger assembly according to claim The drive means (100) of claim 1, characterized in that the drive means (100) is a vibrating motor.

17. The exchanger assembly according to claim 16, characterized in that the vibration motor (100) is adapted to move the exchanger relative to the axis of the shaft (11) with a frequency of about 17 Hz and an amplitude of about 2 mm.

18. The exchanger assembly according to claim 16, characterized in that it is equipped with a frame (101) with a mounting plate (102) on which the vibrating motor (100) is mounted.