179455. lajstromszámú szabadalom • Lemezszalagokból összeállított, hőátadást javitó bordás szerkezet
3 179455 4 közvetlenül a csőfalnak adja át, hanem a csőben uralkodó áramlási és hőmérsékleteloszlási viszonyokat alakítja át oly módon, hogy a hőátadási viszonyok megjavuljanak. Fentieknek a találmány értelmében olyan csőbe épített bordás szerkezettel teszünk eleget, amely lemezszalagokból van összeállítva és minden egyes lemezszalag fogazattal rendelkezik. E fogazat a szomszédos lemezszalag foghézagába fekszik be. A lemezszalagok középső része csatornát képez. A találmány szerinti bordás szerkezet előnyös kiviteli alakjánál a csatorna szabályos sokszög alakú. A lemezszalagok darabszáma célszerűen három vagy négy. A fogazatok kialakítása lehet a hossztengelyhez képest merőleges vagy pedig ferde irányú. Előnyös, ha a fogazatok ferdesége a szomszédos lemezszalagoknál egymással ellentétes irányú. Egyes kiviteli alakoknál a fogazatok végei kiszélesednek. További előnyös kiviteli alakoknál a lemezszalagok középső részéből terelőlemezek vannak kihajlítva. A lemezszalagok egymáshoz képest célszerűen úgy helyezkednek el, hogy legalább egy lemezszalagon a terelőlemezek a szerkezet középvonalához közeledő irányban, és legalább egy további lemezszalagon a terelőlemezek a szerkezet középvonalához képest távolodó irányban nyúlnak ki. Létrehozható a bordás szerkezet úgy, hogy a cső végében ütköző van beépítve, valamint oly módon is, hogy a cső belső feléhez a fogazattal ellátott lemezszalag alakban deformálódva fekszik fel. Úgy találtuk ugyanis, hogy a bordázat az egyébként lamináris, tehát erősen inhomogén hőmérséklet- és sebességprofilt kiegyenlíti, mivel a folyadékáram középső részéről hőt szállít a csőfal közelébe, másrészt pedig az áramlás közepén elhelyezkedő nagy bordafelület fékező hatása megakadályozza, hogy a középső folyadéktömegek nagy sebességei haladjanak át a csövön. Ezáltal a borda és a csőfal közötti fémes érintkezés jelentősége csökken a hőátadás szempontjából, és a bordázatnak nem szükséges szorosan illeszkedni a csőfalhoz. A laza belső bordázat a csőből könnyen kihúzható és visszatolható, így a hőcserélő tisztítása könnyen elvégezhető. Mivel a bordázat eleve laza, a hőátadási viszonyok a hőcserélő többszöri tisztítása esetén sem változnak meg a bordázat ki- és beszerelése során fellépő kopások miatt. További előnye az ilyen bordakiképzésnek, hogy olyan bordázat is alkalmazható, amely kiszerelés után sík lemezszalagokká szedhető szét, aminek tisztítása ugyancsak jól megoldható, emellett gyártása egyszerű. Találmányunk szerinti műszaki megoldást részleteiben előnyös kiviteli alakok kapcsán, rajzmellékleteken ismertetjük, ahol az 1. ábra merőleges irányú fogazattal ellátott lemezszalagot, a 2. ábra három lemezszalagból kialakított bordás szerkezet perspektivikus nézetét, a 3. ábra négy lemezszalagból kialakított bordás szerkezet perspektivikus nézetét, a 4. ábra a 2. ábra szerinti kialakítás keresztmetszetét, az 5. ábra a 3. ábra szerinti kialakítás keresztmetszetét, a 6. a)-b) ábra ugyancsak a 3. ábra szerinti kialakítást két, egymástól fél borda-, illetve fogazato'atásban vett metszetét, a 7. ábra ferde fogazattal ellátott lemezszalagok, a 8. ábra a 7. ábra szerinti lemezszalagot, a 9. ábra kiszélesedő végű ferde lemezszalagot, a 10. ábra kiszélesedő végű egyenes lemezszalagot, a 11. a) ábra terelőlemezekkel ellátott lemezszalagot, a 11. b) ábra a 11.a) ábra oldalnézetét, a 12. a) ábra csőbe helyezett terelőlemezekkel ellátott lemezszalagokból összeépített bordás szerkezet hosszmetszetét, a 12. b) ábra a 12.a) ábra szerinti megoldás keresztmetszetét, a 13. a)—b) ábrák belső csőköpenyekhez fogazataik útján ívesen illeszkedő bordás lemezszerkezetet mutatnak be. Az ábrákból megállapíthatóan a bordás szerkezet fémszalagokból összeállított térbeli szerkezetet képez. A megfelelő hosszúságú fémszalagok két oldalán 6 fogazatokat munkálunk ki, mégpedig oly módon, hogy az említett fogazatok közötti hézag a 6 fogazatok szélességénél nagyobb. Az ily módon előállított 2 lemezszalag legegyszerűbb kiképzése az 1. ábrán látható. A fogazott 2 lemezszalagokból három vagy négy darabot a 2. illetve a 3. ábra szerint összeillesztünk oly módon, hogy 6 fogazatuk egymásba akadjon. Ily módon olyan szerkezetet kapunk, melyben van egy középen végigfutó 3 csatorna, és a 3 csatorna sarkaiból két irányban felváltva fogak állnak ki. Az így kapott szerkezetet toljuk be a hőcserélő 1 csöveibe. A szalagszélességet, illetve a 6 fogazat mélységét úgy választjuk meg, hogy az egymásba akasztott 2 lemezszalagokból kialakított bordázat az 1 csőben könnyen eltolható legyen, de az 1 cső ne engedje meg a 2 lemezszalagok szétakadását. Mivel a bordázat laza, azt az 1 csőben áramló közeg elmozdíthatja, ennek megakadályozására az 1 cső két végébe megfelelő ütközőket helyezünk el. A bordázattal ellátott 1 cső keresztmetszete a 4., illetve 5. ábrán látható három, illetve négy szalagból álló bordázat esetén. A keresztmetszetben jól látható az 1 cső és a 3 csatorna közötti gyűrű alakú 4 tér, amelyet a bordák fogazata részekre szab fel. Az ily módon kialakított bordázat a cső közepén elhelyezkedő 3 csatornában egyrészt erősen fékezi az áramlási sebességet, ezzel megakadályozza, hogy az 1 cső közepén nagy mennyiségű közeg átszökjék anélkül, hogy a hőcserében részt venne, másrészt a kisméretű csatornában áramló közeg viszonylag nagy bordafelülettel érintkezik, így a hőcsere itt könnyen végbemegy. Az 1 cső és a 3 csatorna közötti 4 térben az áramlást csak a bordázat fogai fékezik, így itt a sebesség nagyobb, mint a 3 csatornában. Ebben a térben a bordák és a közeg között a hőátadás igen jó, mivel a bordák 6 fogazata keskeny, így nem alakulhat ki vastag határréteg, és fémből készült bordák jó hővezetése biztosiba sugárirányban a hő áramlását. A bordázat saját hővezetésén kívül keverőhatást fejt ki, mivel a fogai a 4 teret úgy szabdalják fel, hogy az egyes térrészek hidraulikai sugara a fogosztás mentén szakaszosan változik. Ezt a keresztmetszet változást a 3. ábra szerinti négy darab 2 lemezszalagból összeállított 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
