(12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego:

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego: (97) O udzieleniu patentu europejskiego ogłoszono: Europejski Biuletyn Patentowy 2010/38 EP B1 (13) (51) T3 Int.Cl. B01D 53/26 ( ) B01D 5/00 ( ) F28B 9/08 ( ) F28F 17/00 ( ) (54) Tytuł wynalazku: Wymiennik ciepła (30) Pierwszeństwo: BE (43) Zgłoszenie ogłoszono: w Europejskim Biuletynie Patentowym nr 2006/42 (45) O złożeniu tłumaczenia patentu ogłoszono: Wiadomości Urzędu Patentowego 2011/04 (73) Uprawniony z patentu: Atlas Copco Airpower, Naamloze Vennootschap, Wilrijk, BE (72) Twórca(y) wynalazku: PL/EP T3 STIJN JOZEF RITA JOHANNA JANSSENS, Denderleeuw, BE (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Alicja Piotrowicz KANCELARIA PATENTOWA KULIKOWSKA & KULIKOWSKI SP.J. SKR. POCZT Warszawa Uwaga: W ciągu dziewięciu miesięcy od publikacji informacji o udzieleniu patentu europejskiego, każda osoba może wnieść do Europejskiego Urzędu Patentowego sprzeciw dotyczący udzielonego patentu europejskiego. Sprzeciw wnosi się w formie uzasadnionego na piśmie oświadczenia. Uważa się go za wniesiony dopiero z chwilą wniesienia opłaty za sprzeciw (Art. 99 (1) Konwencji o udzielaniu patentów europejskich).

2 20658/PE/10 EP B1 Opis [0001] Wynalazek dotyczy wymiennika ciepła, w szczególności wymiennika ciepła gazów, który jest wyposażony w elementy oddzielania skropliny od schłodzonego gazu. [0002] Znane są urządzenia do chłodzenia gazów, które są wyposażone w elementy oddzielania skropliny od schłodzonego gazu, przy czym elementy te umieszczone są na zewnątrz względem wymiennika ciepła i zawierają, na przykład, oddzielacz wody, tak zwanego, typu odśrodkowego, który jest zbudowany z obudowy w kształcie walca. [0003] Poprzez przepuszczanie schłodzonego przepływu powietrza stycznie w separatorze skroplin w kształcie walca, powietrze oraz krople skroplin w nim umieszczone poddawane są sile odśrodkowej, która umożliwia usunięcie kropli skroplin z przepływu powietrza. [0004] Wadą takiego znanego wymiennika ciepła z zewnętrznym separatorem skroplin jest to, że w znanym separatorze skroplin typu cyklonowego powstają stosunkowo duże różnice ładunków, co oznacza, że w tym przypadku znany separator typu cyklonowego pochłania zasadniczo dużo energii z przepływu powietrza, tak że dodatkowe etapy pompowania albo kompresji muszą być wykonywane za separatorem skroplin, tak aby ponownie wytworzyć wymagane ciśnienie powietrza oraz wymaganą przepustowość powietrza, co powoduje zasadniczo wysokie koszty działania tego znanego separatora skroplin. [0005] Inne znane separatory skroplin, które są stosowane za wymiennikiem ciepła oddzielają skropliny od przepływu powietrza poprzez elementy siły grawitacyjnej, tak jak w przypadku US 5,268,011.

3 2 [0006] Wadą takich znanych separatorów skroplin jest to, że nie działają one wydajnie przy dużych ilościach przepływu obrabianego powietrza, ponieważ w tym przypadku krople skroplin są wsysane przez przepływ powietrza. W wyniku czego taki znany separator skroplin musi być zasadniczo duży, aby przetworzyć określoną przepustowość powietrza przy małej ilości przepływu obrabianego powietrza, co jest niekorzystne, ponieważ cena produkcji takiego dużego separatora skroplin jest odpowiednio wysoka. [0007] Celem wynalazku jest usunięcie jednej albo kilku powyższych wad. [0008] Zatem, wynalazek dotyczy wymiennika ciepła, który zawiera głównie obudowę z dnem, górną ścianę oraz boczne ściany, przy czym na dwóch parach przeciwległych bocznych ścian, odpowiednio przedniej ścianie oraz tylnej ścianie, przyłączone są doprowadzenie oraz odprowadzenie dla schładzanego gazu, przy czym w obudowie znajdują się kanały wzdłuż dwóch poprzecznych kierunków oraz przy czym pomiędzy kanałami oraz tylną ścianą w obudowie znajdują się elementy do oddzielania skroplin od schłodzony gazu, które są utworzone głównie z szeregu pofałdowanych pionowych ścian, na których znajdują się poprzecznie rozciągające się żebra tworzące pionowe rowki rozciągające się od dna do górnej ściany obudowy, charakteryzujące się tym, że otwory znajdują się w dnie do odprowadzania oddzielonej skropliny z rowków poprzez kolektor, przy czym kolektor rozciąga się co najmniej pod otworami i pod wycięciem, które znajduje się w dnie pomiędzy elementami do oddzielania skropliny oraz tylną ścianą.

4 3 [0009] Korzyścią wymiennika ciepła według wynalazku jest to, że elementy do oddzielania skropliny znajdują się w tej samej obudowie co wymiennik ciepła, oraz to że umieszczanie wymiennika ciepła według wynalazku, na przykład przy wylocie sprężonego powietrza sprężarki, może być szybko i prosto wykonane. [0010] Inną korzyścią wymiennika ciepła według wynalazku, jest to, że może on mieć stosunkowo niewielki rozmiar oraz może być stosunkowo tanio produkowany. [0011] Ponadto, możliwe jest osiągnięcie wysokiej skuteczności separacji, w połączeniu z niską stratą ładunku, oraz dodatkowa strata ładunku, która występuje standardowo pomiędzy połączeniem wymiennika ciepła do separatora skroplin jest pomijana, gdy wymiennik ciepła oraz separator skroplin są połączone razem jako dwie oddzielne części. [0012] Dla lepszego wyjaśnienia cech wynalazku, opisany jest korzystny przykład wykonania wymiennika ciepła według wynalazku jako nieograniczający przykład, z odniesieniem do załączonych rysunków, na których: Fig. 1 przedstawia schematycznie wymiennik ciepła według wynalazku w przekroju; Fig. 2 przedstawia przekrój wzdłuż linii II-II z Fig. 1; Fig. 3 przedstawia część wskazaną jako F3 na Fig. 1 w większej skali; Fig. 4 przedstawia przekrój wzdłuż linii IV - IV z Fig. 1 w większej skali. [0013] Fig. 1 przedstawia wymiennik ciepła 1, który zawiera głównie obudowę 2, utworzoną z dna 3 oraz bocznych ścian 4 do 7, które jak przedstawiono na Fig. 4, podpierają górną ścianę 8.

5 4 [0014] W dwóch przeciwległych bocznych ścianach, które dla uproszczenia wskazane są jako przednia ściana 4 oraz tylna ściana 6, znajdują się kanały 9 oraz 10, poprzez które doprowadzenie 11 dla schładzanego gazu oraz odprowadzenie 12 dla schłodzonego gazu łączą się z obszarem 13 w obudowie 2. [0015] W obszarze 13 znajdują się kanały 14 oraz 15 wzdłuż dwóch poprzecznych kierunków, przy czym w każdym z różnych kanałów 14-15, znajdują się znane pofałdowane płytki 16. [0016] Elementy według wynalazku znajdują się pomiędzy kanałami 14 oraz tylną ścianą 6, co umożliwia oddzielenie skroplin od schłodzonego gazu. [0017] Jak przedstawiono na Fig. 3 w większej skali, elementy te w tym przypadku zawierają liczbę pofałdowanych pionowych ścian 17, umieszczonych na dnie 3 obudowy 2, które rozciągają się w górę do górnej ściany 8 obudowy 2. [0018] Na każdej ze ścian 17 znajdują się, korzystnie wzdłuż zewnętrza różnych U-kształtnie wygiętych części 18, żebra 19 rozciągające się poprzecznie, które rozciągają się od dna 3 do górnej ściany 8 obudowy 2, oraz które są zawinięte na swoim wolnym końcu 20 w kierunku przedniej ściany 4, tak aby za każdym razem utworzony był pionowy rowek 21. [0019] W różnych rowkach 21 znajdują się otwory 22 w dnie 3 obudowy 2. [0020] Jak przedstawiono na Fig. 4, wycięcie 23 znajduje się pomiędzy elementami do oddzielania skropliny oraz tylną ścianą 6 w dnie 3 obudowy 2. [0021] Na bocznej krawędzi 24 wycięcia 23, z boku tylnej ściany 6, znajduje się poprzeczne stojące żebro 25, które posiada poprzeczną krawędź 26 na swoim wolnym końcu, która rozciąga się zasadniczo nad całym wycięciem 23.

6 5 [0022] Jak przedstawiono na Fig. 1, ta poprzeczna krawędź 25 przy bocznych ścianach 5 oraz 7 jest korzystnie wykonana znacznie krótsza niż wokół środka obudowy 2, w wyniku czego krawędź 26 rozciąga się mniej nad wycięciem 23 w pobliżu bocznych ścian 5 oraz 7 niż gdziekolwiek indziej w obudowie 2. [0023] Jak przedstawiono na Fig. 4, pomiędzy otworami 22 oraz wycięciem 23, poniżej dna 3 obudowy 2, znajduje się poprzecznie rozciągająca się krawędź 27. [0024] Poniżej obudowy 2 znajduje się kolektor 28 dla wody, który rozciąga się co najmniej pod różnymi otworami 22 oraz pod wycięciem 23, przy czym kanał 29 znajduje się przy dnie kolektora 28 poprzez który zamocowana jest rura 30 odprowadzająca dla skroplin. [0025] Kolektor 28 jest korzystnie U-kształtny, przy czym ramię 31 kolektora 28, które jest umieszczone najbliżej tylnej ściany 6 wymiennika ciepła 1 połączone jest do bocznej krawędzi 24 wycięcia 23. [0026] Działanie wymiennika ciepła według wynalazku jest proste i opisane poniżej. [0027] Wymiennik ciepła 1 według wynalazku zaprojektowany jest na przykład do schładzania gorącego powietrza pochodzącego ze sprężarki. [0028] Zatem, gorące powietrze prowadzone jest poprzez doprowadzenie 11 przez kanały 14 oraz pomiędzy płytkami 16 wymiennika ciepła 1, przy czym gorące powietrze, jak jest znane, pośrednio oddaje cześć ciepła medium chłodzącemu, takiemu jak na przykład zimne powietrze albo woda, które jest pompowane i rozprowadzane przez kanały 15.

7 6 [0029] Poprzez schładzanie gorącego powietrza do punktu saturacji, część wody albo podobnego, która jest obecna w gorącym powietrzu, jest kondensowana oraz w postaci małych kropli przenoszona w przepływie powietrza przez kanały 14. [0030] Gdy schłodzone, wilgotne powietrze jest następnie prowadzone pomiędzy pofałdowanymi ścianami 17 elementów, które umożliwiają oddzielenie skroplin od schłodzonego gazu, dostępne krople skroplin, gdy prędkość przepływu wilgotnego powietrza jest wystarczająco wysoka, są zbierane w pionowych rowkach 21 w wyniku tego co jest zwane zasadą bezwładności. [0031] Zebrane krople skroplin są następnie odprowadzane, pod wpływem siły grawitacji, poprzez otwory 22 w dnie 3 obudowy 2 poprzez kolektor 28, przez kanał 29 w rurze 30 odprowadzającej dla skroplin. [0032] Ponieważ, poprzez otwory 22 w dnie 3, przedostaje się również część schłodzonego powietrza z wymiennika ciepła 1, dostarczone jest wycięcie 23, które pozwala przedostającemu się powietrzu wpływać z powrotem do wymiennika ciepła 1, co jest wspierane poprzez U-kształtny kolektor 28. [0033] Stojące żebro 25 oraz umieszczona na nim poprzeczna krawędź 26 zapewniają, że krople skroplin z kolektora nie są przenoszone z przepływem powietrza, który dopływa tam poprzez wycięcie 23. [0034] Stojące żebro 25 zapewnia również, że warstwa skroplin, znajdująca się na dnie 3 wymiennika ciepła 1, nie jest wydmuchiwana przez pofałdowane ściany 17 do odprowadzenia 12, ponieważ żebro 25 umożliwia utrzymanie prędkości powietrza na wysokości warstwy skroplin, pozwalając, aby warstwa skroplin wypłynęła poprzez wycięcie 23.

8 7 [0035] Wadą umieszczania poprzecznej krawędzi 26 jest to, że w niektórych przypadkach, powietrze zawracane do obiegu poprzez wycięcie 23 jest niewystarczające. Zatem, aby usunąć tę wadę, poprzeczna krawędź 26 przy bocznych ścianach 5 oraz 7 obudowy 2, wykonana jest jako znacznie krótsza tak, że w pobliżu bocznych ścian 5 oraz 7 powstaje mniejszy opór dla przepływu powietrza poprzez wycięcie 23. [0036] Poprzecznie rozciągająca się krawędź 27 poniżej dna 3 pomiędzy otworami 22 oraz wycięciem 23 zapobiega temu, że krople skroplin, które są odprowadzane od wymiennika ciepła 1 poprzez otwory 22, nie przylegają do niższej strony dna 3 oraz nie są przenoszone z powrotem do wymiennika ciepła 1 wraz z przepływem powietrza poprzez otwory 22 oraz wycięcie 23. [0037] Oczywiście, możliwe jest wbudowanie wymiennika ciepła według wynalazku kolejno jeden po drugim w jednej i tej samej obudowie 2, tak, że schładzany gaz może być kolejno poddawany pierwszemu schładzaniu, pierwszemu oddzielaniu skroplin albo wilgoci, drugiemu schładzaniu, drugiemu oddzielaniu wilgoci, i tak dalej, tak, że gaz nie musi być schłodzony od razu do wymaganej temperatury, jeśli w wyniku otrzymywane byłyby zbyt duże ilości skroplin pomiędzy kanałami 14 w wymienniku ciepła 1, w wyniku czego wymiennik ciepła 1 mógłby stracić swoją wydajność. [0038] Wynalazek nie jest w żaden sposób ograniczony do przykładu wykonania, podanego jako przykład oraz przedstawionego na załączonych rysunkach; a wręcz przeciwnie, taki wymiennik ciepła według wynalazku może być wykonany w różnych kształtach oraz wymiarach, nadal pozostając w zakresie wynalazku.

9 20658/PE/10 EP B1 Zastrzeżenia patentowe 1. Wymiennik ciepła, który zawiera między innymi obudowę z dnem (3), górną ścianę (8) oraz boczne ściany (4 do 7), przy czym do dwóch par przeciwległych bocznych ścian, odpowiednio przedniej ściany (4) oraz tylnej ściany (6) połączone są doprowadzenie (11) oraz odprowadzenie (12) dla schładzanego gazu oraz przy czym w obudowie znajdują się kanały wzdłuż dwóch poprzecznych kierunków oraz przy czym pomiędzy kanałami oraz tylną ścianą, w obudowie (2) znajdują się elementy do oddzielania skropliny od schłodzonego gazu, które są utworzone głównie z szeregu pofałdowanych pionowych ścian (17) na których znajdują się poprzecznie rozciągające się żebra (19) tworzące pionowe rowki (21) rozciągające się od dna (3) do górnej ściany (8) obudowy (2), znamienny tym, że otwory (22) znajdują się w dnie (3) do odprowadzania oddzielonej skropliny z rowków (21) poprzez kolektor (28), przy czym kolektor (28) rozciąga się co najmniej pod otworami (22) oraz pod wycięciem (23), które znajduje się w dnie (3) pomiędzy elementami do oddzielania skroplin oraz tylną ścianą (6). 2. Wymiennik ciepła według zastrz. 1, znamienny tym, że wycięcie (23) rozciąga się nad całą, albo praktycznie całą szerokością obudowy (2). 3. Wymiennik ciepła według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że kolektor (28) jest U-kształtny. 4. Wymiennik ciepła według zastrz. 3, znamienny tym, że ramię (31) kolektora (28), które umieszczone jest najbliżej tylnej ściany (6), połączone jest do bocznej krawędzi (24) wycięcia (23) na boku tylnej ściany (6).

10 9 5. Wymiennik ciepła według dowolnego z poprzednich zastrz. znamienny tym, że na bocznej krawędzi (24) wycięcia (23) znajduje się stojące żebro (25). 6. Wymiennik ciepła według zastrz. 5, znamienny tym, że stojące żebro (25) posiada poprzeczną krawędź (26) na jego wolnym końcu, która rozciąga się zasadniczo nad całym wycięciem (23). 7. Wymiennik ciepła według zastrz. 6, znamienny tym, że poprzeczna krawędź (26), przy bocznych ścianach (5-7) obudowy (2), jest krótsza niż wokół środka obudowy (2). 8. Wymiennik ciepła według dowolnego z poprzednich zastrz. znamienny tym, że pomiędzy elementami do oddzielania skropliny od schłodzony gazu oraz wycięciem (23), poniżej dna (3) obudowy (2), znajduje się poprzecznie rozciągająca się krawędź (27). 9. Wymiennik ciepła według dowolnego z poprzednich zastrz. znamienny tym, że żebra (19) są zawinięte na ich wolnych końcach do przedniej ściany (4) obudowy (2). 10. Wymiennik ciepła według dowolnego z poprzednich zastrz. znamienny tym, że każde z żeber (19) znajduję się na zewnątrz U-kształtnej zagiętej części (18) pofałdowanych ścian (17).

11 1/2

12 2/2

13 12 DOKUMENTY PRZYTOCZONE W OPISIE Lista przytoczonych przez Zgłaszającego dokumentów została zamieszczona wyłącznie do informacji czytelnika i nie stanowi części składowej europejskiego dokumentu patentowego. Została ona zestawiona z największą starannością; EUP nie ponosi jednakże żadnej odpowiedzialności za ewentualne błędy lub braki. Literatura patentowa przytoczona w opisie US A [0005]